電動機
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電動機（でんどうき、electric motor）は、一般にモーターと呼ばれ、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電力機器（原動機）の総称である。
一般に、磁場（磁界）と電流の相互作用による力を利用して回転運動を出力するものが多いが、直線運動を得るリニアモーターや磁場を用いず圧電効果を利用する圧電モーターなども実用化されている。
なお、本来の「モーター」という言葉そのものは、単に「動力」という意味であり、特に電動機に限定した用語ではない。 従って、何らかの動力の役割を果たす構造・機構は、モーターと形容されることもよくある(モーターサイクルやモーターボート、モーターグライダーなどを想起すると分かりやすい)。
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[編集] 電動機の構造
回転する電動機は、軸を持ち回転する回転子（ロータ: Rotor、あるいはアーマチュア：armature ともいう）と、回転子と相互作用して回転モーメントを発生させる固定子（ステータ: Stator）、回転子の回転を外部に伝える回転軸、回転軸を支える軸受、損失により発生した熱を冷却する冷却装置などから構成される。
負荷機器と接続するカップリング・回転数を下げて目的のトルクを得るための減速機などが付属装置として接続される。
[編集] 磁界を利用した電動機の動作原理
モーターにはいろいろな種類があるが、モーターは固定側（ステータ）と運動側（回転側：ロータ）があって、どちらかが、回転（変動）する磁界を発生して、その磁界の変化によって、駆動力を得るものである。
まず理解しやすい、ステータ側にコイルがあって、コイルに変化する電流を供給することによって、変動する磁界を発生させるモータについて述べると（いわゆる整流子電動機(Brush Motor)を述べないことにすると）ロータのいろいろな種類が利用できる。
- 永久磁石界磁(Permanent Magnet Type): 永久磁石の極を円周方向に配置すれば、ステータの極の移動に伴って、駆動力が発生する。
- 電磁石界磁 : ロータに磁界を持たせることは電磁石でも可能であるので、ロータ・ステータとも電磁石とする構成もある。
- 透磁率の差(Variable Reluctance Type): 磁性体に突起を設けるなどして、磁力線の通り易いところ通りにくいところを設ければ、駆動力が発生する。
- アラゴーの回転盤 : 金属導体をおけば、磁場の変化により、渦電流が発生し、渦電流のつくる磁界との相互作用で、駆動力が発生する。
- 巻線形誘導電動機 : 導体のコイルをおけば、磁場の変化により、コイルに流れる電流が発生し、それによる磁界との相互作用で、駆動力が発生する。
ある方向に連続的に駆動力を発生するために駆動側のコイルを複数設けて、磁気の位相を順番にずらして駆動力を発生させる配置にする。その方法もまた、いろいろな配置のものが実用化されている。
次に電機子や1次側巻線によって変動する磁界を発生するための電流の種類については次のようなものがある。
- 三相交流：商用の三相交流（120度ずつ位相のずれた正弦波）を3つまたはその倍数の数のコイルに供給することによって、回転する磁界を発生することができる。
- 単相交流：コンデンサを使って、位相をずらした、もう1相をつくることが多い。
- 可変電圧可変周波数制御インバータによる三相交流：商用の三相交流は周波数が一定なので、起動や速度を変えるためなどのために用いられる。
- 直流パルス：位相のちがうパルス電圧を、別々のコイルに供給する。いわゆるステッピングモーターがこれにあたる。
- 無整流子電動機(Brushless DC Motor)は、センサにより回転子位置を検出し、それによって直流電流の極性を切り替えるものである。
直流モータ、交流モータの区分別はモータの構造の区分でなく、使用法の区分と考えることができ、どちらでも回るモータもありうる。
[編集] 電動機の分類
[編集] その他の分類
- 高効率電動機 - 高効率電動機の規格に適合したものである。普通型電動機より損失が少ない。
- リニアモーター - 直線運動を得る。
- 振動モーター - 振動を得るものである。また、ソレノイド・スピーカーなども振動モーターの一種と考えることができる。
- 圧電モーター - 圧電現象を利用。また圧電スピーカーなども圧電モーターの一種と考えることができる。
[編集] 電動機の仕様
- 絶縁体の耐熱クラス
- 絶縁の階級
[編集] 電動機の損失
電動機の損失は、入力電力と出力仕事の差として定義される。
- 全損失
