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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(><)

どなたかご存知の方よろしくお願いします。

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A 回答 (1件)

d-q軸には二通りの取りかたがあります。


同期電動機だと、界磁磁極の中心軸がd軸、それと(電気的に)直角方向をq軸にとります。
誘導電動機だと、主磁束の方向をd軸、それと(電気的に)直角方向をq軸にとります。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございました(^^)/

界磁磁極?電気的に直角方向?まだまだ勉強しなければならないと
実感しました・・・。

お礼日時:2010/01/07 14:24

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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。
永久磁石同期モ...続きを読む

Q電気機器の分野でのd-q変換の名前の意味

電気機器(発電機など)の分野で
d-q変換というのが出てきますが,
このd(縦軸)とq(横軸)は何故dとqなのでしょうか?

Aベストアンサー

もともとは凸極同期機で使われてた表記です。
凸極では磁極形状のために、磁極の方向(d軸:dはdirectの略)と、それに直交する方向(q軸:qはquadratureの略)で異方性があります。
そこで、d軸成分とq軸成分に分けて考えようというのがそもそもの始まりです。

磁極(磁束)を基準にするという考え方は、回転機の解析をする際に色々都合がいいことが多いので、現在では拡張されて誘導機や円筒機にも適用されています。

d軸、d-axis, direct
q軸、q-axis, quadrature
あたりで検索すると、このあたりの説明文書がいろいろ出てくるかと思います。

Qモータについて、以下を教えて下さい。

1、モータのトルクリプルと、コギングトルクの違いは、「電流を流したときに発生する固定子と回転子の磁束の相互作用で起きる脈動現象」と、「電流を流さない状態で,外部から軸を回転させたときに,ガクガクと感じるトルク」の違いでしょうか?
低減方法は、共通でしょうか?


2、永久磁石同期モータの効率向上させるため、高磁束密度の電磁鋼板が必要だと聞いたことがあります。結局、ネオジウム磁石より、高性能な磁石を発見して使用しても、それを生かす「高磁束密度の電磁鋼板」を、使わないと、磁束が飽和して、効果がないのでしょうか?

Aベストアンサー

>1、モータのトルクリプルと、コギングトルクの違いは、「電流を流したときに発生する固定子と回転子の磁束の相互作用で起きる脈動現象」と、「電流を流さない状態で,外部から軸を回転させたときに,ガクガクと感じるトルク」の違いでしょうか?

回答>>その理解で合ってると思います。トルクリプルはモータの電流と回転角度により変化する磁束の相互作用が一定でないために起こりますが、そのリプル、脈流はモータの電流に比例して大きくなります。
 一方、コギングトルクは「電流を流さない状態で,外部から軸を回転させたときに,ガクガクと感じるトルク」ですが回転子の回転に伴い磁気レラクタンス、すなわち磁気抵抗が変化するために起こります。これは固定子の凸極と回転子のNSの極との相互関係が回転角で変化して、固定子と回転子間の吸引力が変化するために起こってます。このコギングトルクはしたがって、モータの電流に関わらず一定のトルクリプルとなります。

>低減方法は、共通でしょうか?

回答>>上で説明したように、トルクリプルと、コギングトルクはその発生原因と発生原理から低減方法は異なります。
 トルクリプルに対しては回転角で流すモータの電流をトルクリプルを打ち消すように値をコントロールすることで低減が可能です。
 一方、コギングトルクは回転角により磁気抵抗が変化しないように固定子の凸極の形状を工夫するかあるいは回転子のマグネットの着磁の角度による磁力分布を変えてコギングによるコギングトルクを少なくなるような着磁を行います。しかしこの方法は結果的に有効な磁束を減らしてしまう傾向がどうしても避けられないため効率が重要になるモータには適用しにくいという側面があります。

>2、永久磁石同期モータの効率向上させるため、高磁束密度の電磁鋼板が必要だと聞いたことがあります。結局、ネオジウム磁石より、高性能な磁石を発見して使用しても、それを生かす「高磁束密度の電磁鋼板」を、使わないと、磁束が飽和して、効果がないのでしょうか?

回答>>「ネオジウム磁石より、高性能な磁石」とはより大きなエネルギー積を持ったマグネットということになると思いますが、そういう磁石を使用する場合、モータのサイズをそのままで設計すれば、当然、磁気回路に流れる磁束も増えるので「高磁束密度の電磁鋼板」が必要になるでしょう。しかし、効率を考えた場合はエネルギー積が大きくなった分、マグネットのサイズは小型化が可能になりますのでモータとしてのサイズを小型化できることになります。そういう場合は磁束は増やさない事も起きてきますので必ずしも「高磁束密度の電磁鋼板が必要だ」とは限らないとも言えます。

>1、モータのトルクリプルと、コギングトルクの違いは、「電流を流したときに発生する固定子と回転子の磁束の相互作用で起きる脈動現象」と、「電流を流さない状態で,外部から軸を回転させたときに,ガクガクと感じるトルク」の違いでしょうか?

回答>>その理解で合ってると思います。トルクリプルはモータの電流と回転角度により変化する磁束の相互作用が一定でないために起こりますが、そのリプル、脈流はモータの電流に比例して大きくなります。
 一方、コギングトルクは「電流を流さない状態で,外部か...続きを読む

Qdq軸インダクタンスの算出法

非突極機なのでd、q軸インダクタンスは等しいのですが、
Ld、Lqの求め方はありますか?

3相の1相分のインダクタンスLは既知です。

Aベストアンサー

(若干補足)
固定子鎖交磁束を基準にした場合には、
回転機の固定子電圧をv1,電流をi1,鎖交磁束をλ1とすると、(表記を簡単にするためd,qをd+jqの形の複素数表記します)
v1=dλ1/dt+r*i1
λ1=L1*i1+M*i2
(で、各電圧電流はe(jwt)で回転しているとして整理すると)
V1=jw*L1*I1+jwM*I2+L1dI1/dt+MdI2/dt+rI1 になるので、
V1q=jw*L1d*I1d+jw*Md*I2d+L1q*dI1q/dt+Mq*di2q/dt+r1*I1q
V1d=-jw*L1q*I1q-jw*Mq*I2q+L1d*dI1d/dt+Md*di2d/dt+r1*I1d
という形になります。
(定常状態だと、dI1/dt,dI2/dtが0になります。)

お求めになりたいLq,Ldが上式のL1d,L1qなら、(ご質問中のLをどのようにして求めたかが判らないのですが、無負荷試験などをして固定子側から求めたとすると)LとLd,Lqは一致します。

Ld,Lqが上の式のMd,Mqに相当するものでLが一次から見た全インダクタンスなら、Lから一次の洩れインダクタンスを差し引いたものがLd,Lqになります。

Ld,Lqが誘導電動機制御で出てくるような二次磁束基準の式でのL2d,L2qの場合には、さらに、二次の洩れインダクタンスの補正が必要になったかと思います。

(若干補足)
固定子鎖交磁束を基準にした場合には、
回転機の固定子電圧をv1,電流をi1,鎖交磁束をλ1とすると、(表記を簡単にするためd,qをd+jqの形の複素数表記します)
v1=dλ1/dt+r*i1
λ1=L1*i1+M*i2
(で、各電圧電流はe(jwt)で回転しているとして整理すると)
V1=jw*L1*I1+jwM*I2+L1dI1/dt+MdI2/dt+rI1 になるので、
V1q=jw*L1d*I1d+jw*Md*I2d+L1q*dI1q/dt+Mq*di2q/dt+r1*I1q
V1d=-jw*L1q*I1q-jw*Mq*I2q+L1d*dI1d/dt+Md*di2d/dt+r1*I1d
という形になります。
(定常状態だと、dI1/dt,dI2/dtが0になります...続きを読む

Qモータの逆起電力

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ベストアンサー

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?

Q3相電動機の消費電力の求め方

3相電動機の消費電力の求め方について質問です。

定格電圧 200V
定格電流  15A
出力   3.7KW

上記の電動機ですが実際の電流計指示値は10Aです。
この場合の消費電力の求め方は
√3*200*15=5.1KW
3.7/5.1*=0.72
√3*200*10*0.72=2.4KW
消費電力 2.4KW

このような計算で大丈夫でしょうか?
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

出力は軸動力を表しているので、消費電力はそれを効率で割る必要があるかと思います。
概算で出してみると、定格での効率が85%程度と仮定すると、定格時の消費電力は3.7/0.85=4.4kW程度になります。
この時の一次皮相電力は、5.1kVAで、無効電力Qnは√(5.1^2-4.4^2)=2.6kVar程度になります。

この無効電力は励磁電流が支配的でしょうから、負荷によらず変わらないとすると、軽負荷時に線電流が10Aになったときの皮相電力は√3*200*10 で3.5kVAで、このときの有効電力は√(3.5^2-2.6^2)=2.3 kW という具合になりそうに思います。

Q単相モーターと三相モーターの違い。その利点と欠点。を教えてください。

位相の数が違う。といってもその「位相」って言葉から複雑怪奇。バカにでも理解できるようにわかりやすい言葉で教えてください。
単相と三相の利点と欠点。使い分け方。マメ知識なんぞ教えてください。
恥ずかしくて誰にも聞けないんです。

Aベストアンサー

一番大きな違いは、簡単な構造で、起動できるか(自分で回転を始められるか)どうかだと思います。一番簡単な構造である 誘導電動機で三相の場合はスイッチを入れるだけで回転を始めますが、単層の場合は、唸っているだけで回転を始められません。単相電動機でも何らかの方法で回転させれば、(例えば手で回しても良い、回転方向は、回してやった方向で決まる。)回転を続けます。この方法には、コンデンサー起動、反発起動等がありますが 1/2HPぐらいまでの小さなものに限られます。町工場など住宅地では、三相交流の供給が受けられませんので苦労したこともありました。


hp

Qこの周波数はいくつ?

ある物体に60rpmのカムで加振させている場合、
物体の周波数は何Hzになるのでしょうか?

Aベストアンサー

RPM = Revolution Per Minute
ですから、1分間の回転数という意味ですね。対して、
Hz :1秒間の振動数(回転数)
ということで、RPMからHzへの換算式は

(RPM) / 60 = (Hz)

です。
ANo.1 の方の答えと一致しますよね。

QP制御、PI制御、PID制御それぞれメリット、デメリットを教えてくれま

P制御、PI制御、PID制御それぞれメリット、デメリットを教えてくれませんか?
レポート課題で困っています。調べてみたが良くわかりませんでした。

Aベストアンサー

制御の基本は、P(比例)動作ですが、P動作だけでは通常オフセット(目標値との残留偏差)が生じます。このため、P動作のオフセットを無くすため、I(積分)動作を加え、設定値との偏差をなくすようにします。また、D動作を加えることにより、偏差を単時間に修正することができますが、積分時間を短く設定しすぎると、ハンチングが起きやすく、安定した制御が得られなくなります。D(微分)動作は、偏差の少ないうちに大きな修正動作を加え、制御結果が大きく変動するのを防ぐことができるます。ただし、微分時間を長く設定しすぎると、小さな変化に対しても、大きな出力が出てしまう為、ハンチングが生じ、制御性が安定しなくなります。

詳しくは、以下のURLを参照のこと。

参考URL:http://www.compoclub.com/products/knowledge/jidou_seigyo/jidou_seigyo4.html

Qモーターのトルクと回転数

なぜモーターのトルクと回転数は反比例の関係になるのですか?

Aベストアンサー

質問中には書かれていませんが、モーターの出力が一定のもとで
ということが必須の条件です。

モータ理論の基礎中の基礎で 出力(W)=角速度×トルク
すなわち
P=ωτ  但しP:出力 ω:角速度(2π×回転数/60) τ:トルク

出力が一定であればモータ速度とトルクは相反関係にあります。
尚通常のモータにおいては、出力が一定ということはまずありませんので
負荷トルクの変動に比例して出力(=一般てきには入力電流)が変動
します。


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