#2020/09/17 縦割りが生じるくらい、『行政機関』はたくさん分かれていたりします。

同期モーター

技術要素
関連用語
 製造物
 └運動の技術
  └原動機
   └電動機
    └交流モーター
     └同期モーター
スポンサーリンク
スポンサーリンク

この用語のポイント

・回転磁界によって磁石の回転子が回るよ

簡単にいうと…

同期モーターとは

 回転する磁界によって磁石の回転子が回転する電気モーター

という技術個体です。

詳しくいうと…

同期モーターには下記2つのポイントがあります。

 ①磁界が回転する。

 ②それによって回転子が回転する。

上記①については、誘導モーターと似た仕組みです。

まず、右図のような同期モーターを輪切りにして、内部の断面図を覗いてみましょう。

 

回転する磁界

 

左図が同期モーター断面図です。

固定子側で、の3つの回路が、それぞれコイルを2つずつ作っています。

3色の回路には、それぞれ周波数位相が1/3ずつズレた交流電流が流れています(三相交流)。

コイルは各々磁力を発していますが、3色の各コイルでの周波数の強さ・正負が時々刻々変化します。

このため、固定子全体としての磁界も、時々刻々変化するのですが、この磁界の方向変化が、ちょうど回転するように、上手く手はずが整えられているのです。

 

たとえば、左図の一番左の時点では、赤色コイルB-B’の周波数が他より強いため、磁界は赤色コイルB-B’間の向きが支配的になります。

同様に、次は青色コイルA-A’間の、その次は黄色コイルC-C’間の磁界の向きに変化します。ちょうど反時計回りに磁界が移動していますね。

 

 

 

ちなみに、さらにその次のタイミング(先図には記載なし)では、赤色コイルA’-A間で、最初の赤色コイルA-A’間とは反対の向きで磁界が形成されます。この際に赤色回路を流れる周波数の正負(+/-)が、最初のときに比べて逆転し、赤色回路を流れる電流の向きも逆転しているため、磁界の向きも反対になっています。
回路内を流れる交流電流は、その電流の向きが1秒間に50~60回ほど(50Hz/60Hzという周波数=振動数と同じ)逆転しつづけています。向きが変わるだけなので、回路の働きにはほぼ影響がないですが、今回のように、形成される磁界の向きも連動して変化する場合があります。

 

こうして、3色のコイルにそれぞれ位相ズレした交流電流を流してあげることにより、同期モーター内で形成される磁界の向きも回転することがわかりました。

次に、この回転磁界がどのようにして回転子をグルグル回すのかをみてゆきます。

 

回転する回転子

回転子として、ここでは永久磁石を考えます。

 

 

 

 

 

 

 

まず、先ほどみたように、回転磁界の向きがいま左図の位置にある場合(図中緑色矢印)、この磁界において矢印の根本がN極、先端がS極をとります。

このとき、回転子である永久磁石は、磁界のN極/S極それぞれと反発しあい、反時計回りに動きます(図中青色矢印)。

(ここでは反発を例に挙げましたが、別向きの磁界に対する吸引の力で引っ張られると考えても同じ働きになります)

 

 

次のタイミングでも、同じように、回転磁界のN極/S極に反発することで、回転子は回転磁界と同じ反時計回りに回転しつづけます。

 

 

 

 

 

 

 

回転子には、ここで例示した永久磁石だけでなく、電磁石が用いられることもあります。また、実際の磁石構成はより複雑です。

 

おおよそこんな風にして、同期モーター内では回転磁界に変化に応じて、回転子の磁石も回転され、電車やエレベーター、洗濯機や冷蔵庫などが動くための回転運動エネルギーが供給され続けることになります。

 

 

・同期モーターにおいて、固定子側では、三相交流電流の位相ズレによって、回転磁界が形成されるよ
・回転子側では、磁石がこの回転磁界の力で回転するよ

さらに知りたいなら…

最新版 モータ技術のすべてがわかる本(2012年)
(←画像クリックでAmazonサイトへ)

電気モーター各種の原理・構造を
図解で詳しく説明しています。

表紙帯の通り、これ1冊あれば大体OKそうです。

 

 

つまり…

同期モーターとは

 回転する磁界によって磁石の回転子が回転する電気モーター

という技術個体なわけです。

 

回転磁界が三相交流のおかげで形成された時点で、人力を用いない磁石回転運動の出来上がりというわけじゃな!

歴史のツボっぽくいうと…

1888年 オーストリア帝国生まれのニコラ・テスラが

     同期モーターの特許を取得する。

 

 

<参考文献>(2018/12/16 visited)

同期電動機 - Wikipedia
Synchronous motor - Wikipedia
タイトルとURLをコピーしました