同期電動機
同期電動機（どうきでんどうき）は、シンクロナスモーター (Synchronous motor, SM) とも呼ばれ、同期速度で回転する電動機である。加えられる交流電流が作る周囲の回転磁界によって回転子が吸引されて追従し回転する[出典 1]。
特徴
- 交流電流が作る回転磁界と電機子電流の作る磁界との回転速度差に同期して回転する
- 回転数のオープンループ制御が可能である
- 工夫を加えないと始動時に自ら回転を始められない
- 永久磁石同期電動機では誘導電動機と比べて効率が高い
始動時に加えられる電力の周波数が高いと、停止している回転子が追従できず自ら回転を始められないため、駆動電源を周波数制御しないものでは別に始動用のモータを備えたり、他方式のモータ機構を内蔵したりして対応している。半導体によるインバータ制御回路を一緒に用いることで高い制御性が得られる[1][出典 1]。
位相角とトルク
位相角とは、界磁からの電機子電流の回転の位相差のことである。同期電動機のトルクは位相角が大きくなるほど大きくなり、90度の時に理論的な最大トルクとなる。また、回転界磁に同期して回転しているため、出力はトルクに比例する。負荷のトルクが大きくなりすぎると「同期外れ」のため停止する。この時のトルクを「脱出トルク」といい、負荷角にして50 - 70度の範囲にある。
電機子反作用
電機子電流の供給電圧との位相差（界磁との回転の位相差）によって磁束を乱す作用である。
- 交差磁化作用（横軸反作用）
- 力率が1の時、回転方向側の磁束を弱め、その逆側の磁束を強める作用である。
- 磁化作用（直軸反作用）
- 力率が遅れのとき、磁束を強める方向で作用する。←進みのとき
- 減磁作用（直軸反作用）
- 力率が進みのとき、磁束を弱める方向で作用する。←遅れのとき
分類
- 基本型
- 電磁石同期電動機 - 回転子に電磁石を使用する[2]
- 永久磁石同期電動機 （PM型モータ） - 回転子に永久磁石を使用する
- リラクタンス型同期電動機 - 回転子に鉄のようなリラクタンス（磁気抵抗）が小さく、一時磁石となるものを使用する
- ヒステリシス型同期電動機 - 回転子にヒステリシスの大きな常磁性体を使用する
- 派生型
- ステッピングモーター（歩進電動機）- 半導体制御回路が付随することで、入力されるパルス電力に同期して1ステップずつ回転するものである。理論上は上記の4種のいずれの型も可能であるが、PM型と可変リラクタンス型が主体である[出典 1]
仕様
- 無効電力:トルク一定の負荷を負って回転しているとき界磁電流を大きくすると、進み側に増大する。[脚注 1]
注記
出典
- ^ a b c 井意出萬盛著、『「モータ」のキホン』、ソフトバンククリエイティブ、2010年4月10日初版第1刷発行、ISBN 9784797357141
- ^ 電気主任技術者国家試験問題平成16年度第3種