電気モーターの種類それらは何ですか？

電気モーターは、通常は電磁現象によって電気エネルギーを機械エネルギーに変換するタイプのデバイスです。 この記事を読み続けて、 電気モーターの種類 など。

電気モーターの定義

電気モーターは、電気機械の領域に属するアーティファクトであり、固定子と回転子の一部のコンポーネントの巻線で確立された磁場間の相互作用を通じて、電気エネルギーから機械エネルギーに変化する役割を果たします。 言い換えれば、ターニングドライブを生成する端子はモーターとして知られています。

電気モーターの動作原理は、基本的に磁場と電気の相関関係に依存し、電気モーターを交流モーターと直流モーターのXNUMXつの主要なタイプに分類します。

別のデザイン 電気モーターの種類 それらは、一般に、固定子（固定巻線）、回転子（回転巻線）、ベアリング、およびフレーム（ハウジング）のXNUMXつの主要部分で構成されていますが、かなり変化する可能性があります。 これらのXNUMXつの部分は、電磁気の引力と反発力を使用して、モーターが一定の電流の流れを受け取る限り、モーターを連続的に回転させます。

電気モーターの種類は何ですか？

ご存じのように、電気モーターは業界のあらゆる分野で重要な役割を果たし、幅広い用途にも使用されています。 市場には多種多様な電気モーターが販売されています。 これらのモータは、動作、電圧、およびアプリケーションに基づいて選択できます。 すべてのモーターには、界磁巻線と電機子巻線という XNUMX つの重要な部分があります。

界磁巻線の主な機能は固定磁場を生成することですが、電機子巻線は磁場内に配置された導体のように見えます。 磁界により、電機子巻線はエネルギーを使用してモーターシャフトを回転させるのに十分なトルクを生成します。

今日の電気モーターは、その用途においてより優れた適応性と多様性を備えています。 インストリーム制御システムを計画する場合、モーターの選択は非常に重要です。 エンジンは、システムの設計とパフォーマンスの目標に合わせる必要があります。

幸いなことに、考えられるあらゆる目的に適したエンジン設計があります。 現在使用されている最も一般的な電気モーターには、次のタイプがあります。

• 交流モーター
• DCモーター
• 専用モーター。

DCモーター

DCモーターは、優れた効率的な応答と安全な性能が必要とされる可変速ドライブおよび遠近法制御レジームで広く使用されています。 これは何よりも、ロボット装置、プリンター、機械、工具、ラミネーター、製紙、繊維産業などで見られます。

主にセクション励起タイプの直流モーターの制御は、特にモーター内に整流子が組み込まれているため、非常に簡単です。 整流子ブラシを使用すると、界磁電流が一定に保たれている場合、モーターによって発生するトルクを電機子電流に比例させることができます。

従来の制御理論は、駆動手順のトルクおよびその他のモーションループの設計に単純に適用されます。 機械式スイッチは、適用可能な最大電圧を約1500ボルトに制限し、最大電力容量を数百キロワットに制限します。

DCモーターがより大きな負荷を処理する電圧で使用される場合、複数のモーターの直列または並列構成が使用されます。 最大電機子電流とその変化率も整流子によって制限されます。

他のDCモーターと同様に、これらのモーターにも固定子と回転子があります。 固定子とは、界磁巻線で構成されるモーターの静的部分を指します。 ローターは、コイルを保持する可動アーマチュアです。 個別に励起されたDCモーターには、巻線されたDCモーターと同様の界磁コイルがあります。

名前は、このタイプのエンジンの構造を示唆しています。 通常、他のDCモーターでは、界磁コイルと電機子コイルは単一の電源から電力を供給されます。 それらのフィールドは、個別の励起を必要としません。 ただし、個別に励起されたDCモーターでは、界磁コイルと電機子コイルの両方を駆動するために比例した個別の電源が生成されます。

DCモーターには、始動と速度制御に関して多くの利点があります。 したがって、これは、車両工学、工学などのすべての機械工学専門分野の教育コンテンツの重要なコンポーネントです。 mecatロニカ、機械設計、製造および自動化。

DCモーターの制御技術は非常に実り多いものであり、多くの教科書やその他の出版された文献で、その基本、制御方法、およびアプリケーションについて説明されています。 DCモーターアプリケーションの設計と分析に直接使用できるDCモーターのソフトウェアシミュレーションモデルがいくつかあります。

しかし、このタイプのDCモーターには、ブラシの摩耗などのさまざまな欠点もあります。これは、巻線されたローターを接続するためにブラシが必要であり、したがって、低圧環境でブラシの摩耗が発生して大幅に増加する場合です。

航空機で使用する場合、ブラシはXNUMX時間の操作後に応答する必要があります。 環境に爆発性物質が含まれている場合、ブラシからの火花が爆発を引き起こす可能性があります。 また、ブラシのノイズは、テレビ、ビデオゲーム、特定の種類のロボットなどの電子機器に干渉する可能性があります。

現在、DCモーターの分類は、巻線接続に基づいて行うことができます。つまり、モーターのXNUMXつの巻線は相互に接続されています。 DCモーターのタイプには、主に次のモーターが含まれます：直列、シャント、巻線コンパウンド、および個別励起。

モーターシャント

としても知られています DCバイパスモーター o 並列励磁モーター これは直流で動作し、この自動モーターのコイルは、電機子巻線や界磁巻線のように、シャントと呼ばれる相互にリンクされています。

このタイプのモーターは、シャント巻線DCモーターとも呼ばれ、このタイプの巻線は分岐で行われます。 DCシャントモーターは、界磁巻線がモーターの電機子巻線にシャントまたは相互リンクされている一種の自励式モーターです。

それらは相互にリンクされているため、電機子巻線と界磁巻線は同じフィードバック電圧にさらされます。 電機子電流と界磁電流の流れには別々の分岐がありますが。

シャントモーターの利点

• シャントモーターは、トルクと速度がますます広くなる重工業用途に使用できます。
• シャントモーターは、ユーザーが設定した所定の速度で動作することができます。
• このモーターの電源は非常に経済的です。

シャントモーターのデメリット

• これらの機械の設置は、他のタイプの機械に比べて費用がかかります。
• シャントモーターは定速モーターであるため、可変速運転が必要な場合には不利になります。 
• シャントモーターは低速では信頼できません。
• シャントモーターのサイズは、ACモーターを含む他のモーターと比較して大きいです。

シャントモーターアプリケーション

これらのモーターは優れた速度制御特性を備えているため、これらのタイプのモーターは圧延機で取り扱われます。 それらは機械でも使用されます また戻ってきます 一定の速度が必要な場合。 これらのモーターは、ファン、ブロワー、往復ポンプ、遠心ポンプにも広く使用されています。

個別に励起されたモーター

それはまたの名前で知られています 独立した励起モーター。 固定子と回転子の接続は、別の電源を使用して行うことができます。 モーターをシャントから制御し、電機子の巻線を強化して磁束を生成できるようにします。

名前が示すように、他励式の DC モーターの場合、電源は界磁と電機子巻線に別々に与えられます。 これらのタイプのモーターの主な特定の事実は、電機子電流が界磁巻線を通って流れないことです。これは、界磁巻線が電流から分離された外部電源から通電されるためです。

の利点 個別に励起されたモーター

• 可変速制御に適しています。
• フィールドを定電圧源に接続して、すべての速度でフルトルクを利用できるようにすることができます。
• アーマチュアを可変電圧直流電流源に接続して、速度制御を実現できます。
• エンジンを簡単に逆転させることができます。
• 界磁電源の極性を逆にすることにより、モーターは逆回転します。

別々に励起されたモーターのデメリット

• 端子箱には多数の端子があります。
• 発電機の出力電圧を使用して発電機に界磁電流を供給する場合、出力電圧が低下するとどうなりますか？ 出力電圧が低下すると、発電機の出力電力が低下し、出力がさらに低下し、出力容量が徐々に減少する可能性があります。

シリーズエンジン

これらのモーターは、本質的にさまざまな負荷のある可変速モーターです。 軽負荷または無負荷では、速度が危険なほど高くなる可能性があります。 これらのモーターは、負荷がモーターから完全に取り除かれない場合にのみ使用してください。 ベルト駆動の機械には絶対に接続しないでください。

直列モーターは、非常に高い始動トルクまたは高い加速を必要とする負荷、またはホイストなどの高速特性が有利な場合に使用されます。

直列モーターの利点

• 直列モーターの始動トルクは他のモーターよりも比較的高いため、これらのタイプのモーターは牽引用途に広く使用されています。
• 直列モーターはACまたはDC供給に使用できるため、ユニバーサルモーターとも呼ばれます。
• シャントモーターと比較して、シリーズモーターは同じビルドサイズでより多くの電力を発生します。

直列モーターのデメリット

• 直列の速度制御とモーター調整は最適ではありません。
• モーターを直列に始動する前に、負荷をかける必要があります。 したがって、これらのモーターは、初期段階に負荷がかからない場所での使用には適していません。

シリーズモーターアプリケーション

このツールの頻繁な使用は、機関車や路面電車などの電気の牽引に役立ちます。 直列モーターは、始動を実行するためにより高いトルクが必要なクレーンやコンベヤーにも使用されます。

複式または複式エンジン

これらのモーターは、高トルクの電力を必要とする機械や、負荷に脈動トルクがある機械を駆動するために使用されます。 負荷の変化は、一般的に広い速度調整を生み出します。 このモーターは、フィールド制御の調整可能な速度には適していません。

複合巻線モーターは、適度に一定の速度が必要な場合や、駆動機械を加速するために高いエネルギートルクが必要な負荷に使用されます。

複合巻線モーターは、高慣性フライホイールまたは負荷を備えた機械で使用する必要があります。モーターの垂下速度特性により、衝撃負荷がアクティブになるとフライホイールがエネルギーを放棄し、それによって慣性スパイクが減少します。その結果、エンジンの加熱が少なくなります。

複合モーターの利点

• エンジンのクイックスタートとストップ。
• 後進が可能で、エンジンの加速が素早く反応できること。

複式エンジンのデメリット

• これらのモーターの操作とメンテナンスのコストは非常に高価です。
• 複合モーターは、モーターブラシに火花が発生する危険な状況では機能しません。
• 一般に、各モーターはブラシを使用するため、このようなモーターの寿命はブラシ付きモーターに比べて短くなります。 交流.

複合モーターアプリケーション

複合モーターは、エレベータ、コンベヤ、空気圧縮機、パンチなどのアプリケーションで広く使用されています。 可変速機器に使用できます。

交流モーター

の現象を利用して変化する電流を力学的エネルギーに変換するモーター 電磁誘導 交流モーターと呼ばれます。 このモーターは、変化する電流によって駆動されます。 固定子と回転子は、このタイプのモーターのXNUMXつの最も重要な部分です。

固定子はモーターの静止部分であり、回転子はモーターの回転部分です。 交流モーターは単相または三相にすることができます。 三相ACモーターは、主にスーパー業界で電気から機械へのバルク電力変換に使用されます。 小電力変換には、主に単相ACモーターが使用されます。

単相ACモーターは非常に小型で、家庭、オフィス、会社、工場などでさまざまな製品を提供します。 冷蔵庫、ファン、洗濯機、ヘアドライヤー、ブレンダーなどのほとんどの家電製品は、単相ACタイプのモーターを使用しています。

それらは多くの利点を備えたデバイスであり、それは交流モーターにブラシがないことです。 発生する速度と出力は、コントローラーを使用して変更できます。

また、より高い電圧で動作できるため、ワイヤのサイズが小さくなります。 整流子がないため、ブラシがないため、火花の危険がありません。

こちらもシンプルなデザイン。 ほとんどの場合、AC モーターは単一の可動部品 (ローター) しか含まれていないため、シンプルな設計になっています。 その結果、AC モーターは、DC モーターよりも保守が容易で、所有コストが低く、稼働音が静かで、長持ちします。

AC発電機に期待できる利点はありますが、考慮すべきいくつかの制限があります。 ACモーターから一定量の電力を供給するために必要な大電圧により、より高いレベルの絶縁があります。

AC電源は、その大電流出力のために火花や過熱の影響を受けやすい可能性があることに注意してください。 このような現象は感電や火災の原因となります。

Motor 同期

同期モーターは、ローターが機械の回転磁界と同じ速度で正常に回転するモーターです。 固定子は、内周のスロットに配置された、通常はXNUMX相の巻線を備えた円筒形の鉄製フレームで構成される誘導機の固定子に似ています。

違いはローターにあります。ローターには通常、スリップリングまたはその他の手段を介して直流電源に接続された絶縁巻線が含まれています。

Principio de funcionamiento de un motor síncrono

Cuando se suministra alimentación al motor síncrono, se configura un campo giratorio. Este campo intenta arrastrar el rotor con él, pero no pudo hacerlo debido a la inercia del rotor. Por lo tanto, no se produce un par de arranque. Por lo tanto, el motor inherentemente síncrono no es un motor de arranque automático.

の利点 Motor S非同期

同期モーターの利点は次のとおりです。

• 力率を制御する機能。 同期モーターは主要な力率を持ち、非同期モーターと並行して動作するため、システムの力率が向上します。
• 同期モーターの負荷に関係なく、速度は一定に保たれます。 この効率は、負荷に関係なく不変の速度が要求される産業機械で役立ちます。
• 同期モーターは、非同期モーターよりも大きなエアギャップで構築されているため、機械的に安定しています。
• 電磁力は、同期モーターの電圧に比例して変化します。

のデメリット Motor S非同期

同期モーターの欠点は次のとおりです。

• 同期モーターは、外部ソースから供給される定電流で励起する必要があります。 これらのモーターは自動始動モーターではなく、始動とタイミングのための外部設備が必要です。
• kW出力あたりのコストは、通常、誘導モーターのコストよりも高くなります。
• 入ってくる供給周波数が調整されない限り、速度を調整する可能な方法はありません。
• スリップリングとブラシが必要であるため、メンテナンスコストが高くなります。

同期モーターアプリケーション

シャフトに負荷が接続されていない同期モーターは、パワーエレメントを改善するために使用されます。 あらゆる力率に耐える特性があるため, 静的コンデンサが非常に高価な状況で、電力システムで使用されます。

同期モーターは、動作速度が低く（約400 rpm）、高出力が必要なアプリケーションを検出します。 40kWから3000kWの電力要件の場合、対応するXNUMX相誘導モーターのサイズ、重量、およびコストは非常に高くなります。 したがって、これらのモーターは、とりわけ、往復ポンプ、コンプレッサー、圧延機で使用されることが好ましい。

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Motor de inducción o motor asíncrono

電磁刺激現象を利用してAC電気エネルギーを機械エネルギーに変換する機械は、誘導電動機または非同期電動機とも呼ばれます。

恒久的に（かご形回転子）または一時的に短絡するパッシブローターを備えています。 最大数メガワットを生成でき、産業用口径の駅馬車の標準的な三相モーターとして最もよく使用されます。 非同期モーターの磁場は、供給された電気エネルギーを流れる磁化電流によって形成されます。

El motor de tipo asíncrono se clasifica principalmente en dos sub-tipos, los cuales son: el motor de inducción monofásico y los motores de inducción trifásicos.

Principio de funcionamiento de un motor 非同期

非同期モーターは、次の現象によって特徴付けられます 滑る、これは、ローターの速度と供給電圧の回転磁界の速度の差に隣接する負荷です。 ローターは、対称的な円形パターンで配置され、両端で短絡リング（エンドリング）に取り付けられたセンターバーを備えた金属製のケージです。

固定子は、回転磁界によって回転子バーに電圧を発生させる分散コイルで構成されています。 これにより、短絡バーに大電流が流れ、磁場内で回転子と固定子の間に電力が発生し、非同期の原因となる電磁相互作用が発生します。

非同期モーターは、固定子と回転子で大きな損失を被ります。 スリップリングローターモーターでは、三相ローター巻線は、スリップリングを介して、通常は液体スターターとして使用される多用途の抵抗器に接続されます。

この設計により、電源の主電源に衝撃負荷をかけずにスムーズな起動プロセスが保証され、速度をある程度変更できます。 ただし、強度が大幅に低下します。

の利点 Motor As非同期

このタイプのモーターには、次の利点があります。

• 誘導電動機の最も重要な利点は、その構造が本質的に非常に単純であることです。 固定子の構造は、同期モーターと誘導モーターの両方で類似しています。
• DCモーターと比較して、モーター as非同期 ブラシがないため、必要なメンテナンスが非常に少なくて済みます。 これにより、構造が簡単になります。
• エンジンの動作は、周囲の状態に依存しません。 これは、誘導電動機が頑丈で機械的に強いためです。
• 誘導電動機は、80〜98％の全負荷効率を備えた高効率の機械です。

のデメリット Motor As非同期

どのように不利な点がありますか:

• 軽負荷状態では、モーターの力率は非常に低い値に低下します。 これは、初期インパルス中に、モーターが最大磁化電流を引き出して、固定子と回転子の間の空気ゾーンによって提供される抵抗に打ち勝つという事実の結果として発生します。
• また、誘導電動機は主電源からほとんど電流を引き込みません。 
• 磁化電流が大きいため、モーターの銅損が増加します。 これにより、エンジン効率が低下します。 

非同期モーターアプリケーション

世界で使用されているモーターの93％以上は非同期モーターであり、さまざまな分野で幅広い用途に使用されています。 それらのいくつかは次のとおりです。

• 遠心ファン、ブロワー、ポンプ。
• コンプレッサー
• コンベヤー
• エレベーター、および重いクレーン
• 旋盤
• 石油、繊維、製紙工場など。

• 単相システム

単相モーターは、電気エネルギーの変化を生成して機械エネルギーに変換できる電源からの回転式および非同期モーターの一種です。 これは、単相電源を提供する原点を使用することで機能します。 それらには、ホットとニュートラルのXNUMX種類の配線が含まれています。

その電力は4kWに達する可能性があり、供給電圧は満場一致で変化し、それらは単一の交流電圧しか持っていません。 回路は一対のワイヤーで動作し、それらを通過する電流は常に同じです。 ほとんどの場合、これらは設定されたトルクを持つはるかに小さなモーターです。

このタイプのモーターは、家庭、企業、店舗、および小さな非工業地域で使用するのが好ましいです。 その最も一般的な用途には、ドリル、エアコン、ガレージドア開閉システムなどの電化製品が含まれます。

補助巻線（起動）または分割フェーズ：

このタイプのモーターは、家庭用冷凍庫や冷蔵庫のコンプレッサーに広く使用されています。 これらのモーターの欠点のXNUMXつは、適切なインパルスの難しさです。そのコイルは、モーターが回転を開始するために必要な回転活動を発生させることができない交流引力場を生成します。これには、気まぐれな引力場と補助インパルス巻線が使用されます。

開始ループあり

ローターの始動にアクセスする手順は、ターンが巻線によって生成された磁場と接触し、メインの磁場と反対の磁場を生成できる電流を誘導するという事実に基づいています。エンジン始動を引き起こします。

これは非常にシンプルで最小限の電力モーターであり、サポートを必要とせず、家電製品、おもちゃ、その他のタイプのデバイスで使用されます。 ローターはかご形であるため、コレクターやブラシは内蔵されていません。

• 三相系

それらは三相電源を使用して動作します。 それらは同じ周波数の320種類の交流電流によって運ばれ、さまざまな間隔でピークに達します。 それらは最大1000kWの出力と4000から4RPMの範囲の速度を持つことができます。 転送には3本の導線が使用されますが、最終的な使用には、最も中性のXNUMXつの相に対応するXNUMX線ケーブルが必要です。

巻線型ローター

巻線型ローターモーターは、従来のモーターと同じ固定子を備えています。 リスのカゴ、しかし、ローターには、ピラミッドの形で配置された金属またはアルミニウムで構成された三相電流巻線があり、他の端はそれぞれリングに取り付けられ、絶縁フットに取り付けられ、リング。

ブラシをサポートするリング上で、これらの端子を表面に持ってきて、端子プレートまたは接続プレートに持っていきます。 これらの端の正則化された文字はu、v、wですが、固定子の文字と混同しないように、常に小文字になっています。

ショートローターまたはリスケージ 

かご形回転子の巻線は、一般に、リング状の導体によって両端が常に短絡されている単一またはペアの導電性バーで構成されています。 かご形回転子は、設計が非常にシンプルで信頼性が高く、メンテナンスが不要です。

他のタイプのモーター

電気モーターの種類にはさまざまな種類があり、カテゴリも異なりますが、最も頻繁に使用されるわけではありませんが、言及することが重要な他の多くのものを見つけることができます。

 ユニバーサルエンジン

直列DCモーターに固定子が積層されたフレームがある場合、ACおよびDC電源から安全に操作できます。これがユニバーサルモーターです。

ステッピングモーター

これらは、外部の磁石によって電子的に操作される内部ローターを使用します。 ローターは、消えない磁石または緩い金属で作ることができます。 巻線がアクティブになると、ローターの歯が組織化され、磁場と整列します。 これにより、あるポイントから別のポイントに一定の増分で移動できます。 電気パルスごとに一連の角度で回転します。

サーボモーター

ポジショニングを容易にするためにフィードバックセンサーと結合されたモーターです。 したがって、サーボモーターはロボット工学のバックボーンです。 ロータリーおよびリニアアクチュエータが使用されます。 

ヒステリシスモーター

それらは、高炭素鋼などの半永久磁性材料のリングで構成されたローターを備えています。 ローターの磁束が外部の磁力とモーターの渦電流に遅れをとる方法により、モーターのトルクが発生します。 これらのモーターは良好な始動トルクを持ち、非常に静かです。

ただし、それらの効率は低く、最小限に制限されています 電力. アプリケーションには、テープレコーダーユニットとカメラおよびフィルムレコーダーが含まれていました。

リニアモーター

これらの電気モーターは、デバイスの長さに沿って線形力を生成する、巻き戻された固定子とモーターを備えています。 円筒形モデルとは異なり、XNUMXつの端を持つアクティブなフラットセクションがあります。 それらは一般的に回転モーターより速くそしてより正確です。