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永久磁石同期モータを勉強しているのですが,混乱しています。
逆起電力(速度起電力,誘起電圧とも言う?)について,
次のような事に悩んでいます。

(1)逆起電力とは,モータに電圧を加えて回転させると発電機動作(フレミング右手の法則)によって発生する電圧でしょうか?

(2)印加電圧と逆起電力の方向は,逆になるのでしょうか?
つまり,印加電圧がプラス側のとき,逆起電力はマイナス側になるのでしょうか?

(2)電源電圧と逆起電力の大きさが等しい時,モータは回転しなくなるのでしょうか?

たくさんの質問で恐縮ですが,よろしくお願いします。

A 回答 (3件)

こんにちは。



(1)はい、そうです。
逆起電力とは、モータにある電圧を印加して回転させたとき、
回転子の回転によってコイルが永久磁石が作る磁界(界磁)を切り、
その際に発生する起電力(電流)です。

(2)はい、必ず逆になります。
逆起電力だけを取り出すことは、通常のモータでは難しいので
マイナス側プラス側とは言えませんが、印加電圧によって流れる
電流に対して逆(電流の流れを妨げる方向)になります。

(3)いいえ。逆起電力は、回転子の運動によって発生するもので、
モータの回転が停止した状態では発生しません。
また、モータの回転数が定格回転(永久磁石式:最大回転、
他励式:ベース回転)へ達すると、駆動電力と逆起電力がつりあい、
回転数が上がらなくなります。
これ以上に回転数を上げるには、界磁の磁束を弱くして逆起電力を
弱める必要があります。

参考になりましたでしょうか?
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この回答へのお礼

早速のご回答,ありがとうございます。
とても,わかりやすいです。
図々しいのは承知ですが,(3)のご回答を詳しく教えていただけないでしょうか?
駆動電力と逆起電力が釣り合うと回転数が上がらなくなるのがピンときません。ここの駆動電力と逆起電力は,電圧のことでしょうか?
回転数は,回転磁界の速度(印加電圧の周波数)で決まるものだと思っています。
逆起電圧が大きくなると,界磁の大きさが小さくなりトルクも小さくなるのが要因でしょうか?
よろしくお願いします。

お礼日時:2009/06/04 20:21

永久磁石の同期モータだと、#2さん回答にあるように、電源電圧と位相が異なる起電力が生じています。

(ちなみに「すべり」は誘導機などでの、電源周波数と回転速度の差です。)
(電源電圧と起電力の差)/モータの電気的なインピーダンスに相当する電流が流れて、これがトルク(と内部の磁束変化)に対応します。
内部の起電力と電源の電圧が振幅、位相共に一致した状態では、電流が0になって、トルクが0になります。(空気抵抗や摩擦がない理想的な条件で無負荷で回っている状態です。実験的には、軸に小さい別のモータを取り付けて、機械的なロスを外部モータで補って、同期モータ自体は回転しているけどトルクを生じていない、という状況を作り出すことで実現できます。)
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
負荷と位相差の関係を勉強しようと思います。

お礼日時:2009/06/06 10:24

(3)についてのご参考です。


同期モータの原理はトランスと同じで、等価回路はトランスと同様となっているはずです。
電源電圧と逆起電圧は大きさは常に一定です。違いは位相で、これを「すべり」と呼びます。
感覚的には、電源電圧の回転を回転子の逆起電力が追いかける、その遅れです。
すべりによって、印加電圧を逆起電圧が打ち消せなかった分が負荷(仕事量)になります。
無負荷では、原理上すべり角は0度で、電源電圧を逆起電圧で完全打ち消し、消費電力も0です。トランスに於ける2次巻き線開放状態です。(3)のご質問はこの状態とおもいます。

負荷を重たくするとすべりがおきて、その差分で2次電流を消費し、電力を使います。
負荷が少ないとすべりが減って、電力消費は小さくなります。

回転子を外力で止めると、トランスに於ける2次巻き線ショート状態で、原理上無限大の電流が流れます。つまり、負荷無限大です。

電源電圧がかかっているのに回転しない、という時は、回転子側に逆起電力が発生しないとき…たとえば巻き線が無いときです。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
負荷によって,電圧の位相差変化→電流変化が原因だと理解できました。

お礼日時:2009/06/06 10:19

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なんか矛盾しているみたいに感じます。
宜しく御指導下さい

Aベストアンサー

誘導機では逆起電力という考え方をしませんね。
なぜかと言うと,
・界磁が独立しておらず,機内磁束が先に決まらない。
・磁界の回転速度(同期速度)は固定子の周波数で決まり,
 回転子の機械的な回転速度とは無関係。
からでしょう。ここは,
直流機や同期機「独立した界磁があって機内磁束が決まり,
機械的な回転速度と磁束の積で誘導起電力が決まる」
と違うところです。

誘導機では,固定子に掛けた電圧につりあうだけ,磁束ができる。
この磁束を作るための磁化電流は,
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Q「弱め界磁」と「弱め磁束」の違い

モータ分野の
・弱め界磁
・弱め磁束
の違いを教えてください。
同じようにも思うのですが、これらの言葉の後に付く言葉が違うように思います。

Aベストアンサー

参考サイトを紹介いただきありがとうございます。
森本茂雄先生の解説には,
「モータ誘導電圧は速度上昇に伴い増加するため,
電圧飽和後は負のd軸電流を流す「弱め磁束」制御を用いて等価的な「弱め界磁」制御を行う。」
とありますね。

「弱め界磁」とは,元は直流モータの用語で,
電源電圧の制約で回転速度が上がらない時に,界磁を弱めてさらに速度を上げる方法
を表します。界磁巻線のある直流機,同期機では,界磁電流を下げれば界磁は弱まるので,言葉のイメージははっきりしています。
永久磁石同期モータで,電機子のインバータ電圧が頭打ちになってさらに回転速度を上げたい時,d軸電流を流して電機子反作用で磁束を弱めるわけです。原理的には弱め界磁と同じですが,界磁磁石そのものを弱めるのではないので,弱め界磁と言わずに,弱め磁束と呼ぶのでしょう。

調べてみると,
武田,松井,森本,本田「埋め込み磁石同期モータの設計と制御」(オーム社)の2.3節に定義がありました。

「永久磁石により界磁磁束を得るPMSM(永久磁石同期モータ)では,巻線界磁形同期モータのように界磁磁束を直接制御することはできない。しかし,負のd軸電流を流すことで電機子反作用による減磁効果を利用してd軸方向の磁束を減少させることができ,等価的な弱め界磁制御が実現できる。界磁磁束を直接制御する弱め界磁制御と区別して,この制御法を弱め磁束制御と呼ぶ。」

すなわち,厳格には上の定義で使い分ける。しかし,同義として混用する人も居る,というところでしょうか。

参考サイトを紹介いただきありがとうございます。
森本茂雄先生の解説には,
「モータ誘導電圧は速度上昇に伴い増加するため,
電圧飽和後は負のd軸電流を流す「弱め磁束」制御を用いて等価的な「弱め界磁」制御を行う。」
とありますね。

「弱め界磁」とは,元は直流モータの用語で,
電源電圧の制約で回転速度が上がらない時に,界磁を弱めてさらに速度を上げる方法
を表します。界磁巻線のある直流機,同期機では,界磁電流を下げれば界磁は弱まるので,言葉のイメージははっきりしています。
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>鉄損はコイルの導線の抵抗によって失われる電気エネルギー

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>どちらのほうがシステム的に厄介、優先的に抑えるべきなか、

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#2です。

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誘導電動機は、固定子によって作られる回転磁界によって
フレミングの右手の法則によって回転子に誘導起電力が発
生して、電流が流れます。
これは、回転磁界側を固定して、回転子が逆方向に回って
いると考えるとわかりやすいと思います。

すると、その電流によってフレミングの左手の法則によって
力が発生します。これは、図を書いて考えるとすぐにわかりま
すが回転磁界の方向と一致します。

こうして、誘導電動機は回転磁界と回転子の間に滑りをもつ
事によってトルクを発生させて回っています。

ここまでわかったら、誘導電動機の滑り-トルク曲線は書けますよね?

ですから、外から力が加わると回転数が落ち(滑りが大きくなり)
トルクが大きくなってバランスする回転数で回ります。

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回転が上がります。磁束密度を上げる場合は電流を増やすわけです
が、どちらの場合も多くのエネルギーを与えるますので、電圧が一定
ならば電流が増えます。

同期電動機も同じようなものです。

#2です。

直流モータでイメージが湧くなら、交流でも同じです。

誘導電動機は、固定子によって作られる回転磁界によって
フレミングの右手の法則によって回転子に誘導起電力が発
生して、電流が流れます。
これは、回転磁界側を固定して、回転子が逆方向に回って
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すると、その電流によってフレミングの左手の法則によって
力が発生します。これは、図を書いて考えるとすぐにわかりま
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モータの本を読んでいるとよく"d軸","q軸"といった言葉が出てくるのですが、なんの事を言っているのかよくわかりません(><)

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Aベストアンサー

・全負荷運転で22Aの電流が流れる
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・定格電流が分からないモーターの電流値
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次に、皮相電力に換算するために力率で割る必要があります。
結果、
{出力/(力率*効率)}/(√3*電圧)
ということになります。

モータの力率や効率が不明の場合には、
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http://oshiete.goo.ne.jp/qa/6607162.html

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仕事の量が増大するというのが、説明のひとつでした。

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説明していただけると、嬉しいです。
よろしくお願いします。

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Aベストアンサー

オームの法則についてですが、交流回路でコイルやコンデンサーを含む回路の場合、単純に抵抗として考えたのでは成り立ちません。これは交流回路では電流が必ずしも電圧と同じタイミングでは流れないからです。例えば、ひとつのコイルがあるとして、この直流抵抗をテスターで測って、一定の電圧を掛けたときの電流の値を測ったとき、直流では計算どおりになりますが、交流では計算値より少ない電流しか流れません。そして交流の周波数が高くなるほど電流はへっていきます。コイルにはこのような性質があります。従って、コイルを含んだ回路では単純に抵抗としては計算しません。インダクタンスという値を使い、周波数に応じた抵抗値を持つ抵抗として計算します。ある周波数での実際の抵抗値で計算すればオームの法則は成り立ちますが、周波数やコイルの持つインダクタンスによって変化するのでV=I×Rという式は用いません。モーターの場合はこの周波数にあたる部分が回転によってコイルが切り替えられる回数にあたります。

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また、交流回路では位相という問題もかかわってきますが、これは、コイルやコンデンサーなどの素子についてしっかり理解したうえで無いと説明自体に無理がありますので割愛します。

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従って、質問者が行ったV=I×Rとう式ではそれらの要素がまったく考慮されていないので、単純な抵抗のみ回路でしか成り立ちません。

オームの法則についてですが、交流回路でコイルやコンデンサーを含む回路の場合、単純に抵抗として考えたのでは成り立ちません。これは交流回路では電流が必ずしも電圧と同じタイミングでは流れないからです。例えば、ひとつのコイルがあるとして、この直流抵抗をテスターで測って、一定の電圧を掛けたときの電流の値を測ったとき、直流では計算どおりになりますが、交流では計算値より少ない電流しか流れません。そして交流の周波数が高くなるほど電流はへっていきます。コイルにはこのような性質があります。従...続きを読む

Q直流電動機の逆起電力について

初歩な質問ですみません。
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Aベストアンサー

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