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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 回答 (2件)

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。
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この回答へのお礼

なるほど、よく分かりました。

永久磁石の磁化が変化しないのに、d軸電流があたかも弱め界磁が起こったかのような作用をする。→弱め磁束

最近、メモリーモータという永久磁石の磁化制御を行うモータが現れました。
東芝のZABOONという洗濯機に入っているそうです。
これならば、PMSMであるけれども、弱め界磁ですね。

お礼日時:2012/02/03 21:00

誤解しているかもしれませんが,



独立した界磁巻線の励磁電流を弱める場合(界磁巻線付の直流機または同期機)では「弱め界磁」,
固定子巻線のd軸電流から磁束を弱める場合(誘導機,永久磁石同期機)では「弱め磁束」

と呼んでいるような気がします。

この回答への補足

以下のサイトの6の(3)に使用例がありました。
http://www.jeea.or.jp/course/contents/07111/
弱め磁束制御を行った結果、弱め界磁作用が起こるんだそうです。

こんな用例もありましたが、弱め磁束のイメージは分かりますが、
弱め界磁はこの用例ではイメージできません。
http://panasonic.co.jp/ptj/v5503/pdf/p0102.pdf

以下のサイトは、弱め界磁制御(弱め磁束制御)という書き方をしています。
同じということでしょうか。
http://www.sumobrain.com/patents/wipo/Permanent- …

補足日時:2012/01/31 06:03
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この回答へのお礼

コメントありがとうございます。

お礼日時:2012/01/31 06:03

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Qモータのd軸、q軸ってどうゆう意味なのでしょうか?

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。

Aベストアンサー

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。

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?

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。

Qモーターの定格電流の出し方

三相200v5.5kw定格電流22Aのモーターなんですが全負荷運転で22Aの電流が流れるって事で良いのでしょうか?
ちなみに定格電流が分からないモーターの電流値の出し方は5500/200×√3なのでしょうか?
そうすると定格電流が違ってくるので・・・
勝手な考えなんですが力率を70%って考えればよいのでしょうか?
調べていくうちにだんだん分からなくなってきちゃいました
もし宜しければ教えていただきたいのですが

Aベストアンサー

・全負荷運転で22Aの電流が流れる
で、OKです。

・定格電流が分からないモーターの電流値
5.5kWは軸出力なので、電気入力(有効電力)に換算するために、効率で割る必要があります。
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、
JISC4203 一般用単相誘導電動機
JISC4210 一般用低圧三相かご形誘導電動機
JISC4212 高効率低圧三相かご形誘導電動機
で規定されている効率や力率を使うことになるかと。
(これらの規格には、各容量について電流が参考値として記載されていますが)

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

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鉄損と銅損の違い

私はいまモータについて勉強しています。
そこで、思ったのですが鉄損と銅損の違いは何なのでしょうか?

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
銅損は巻線の導線にある電気抵抗によって失われる電気エネルギー

とのことですが、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、
鉄損や銅損が大きいとどういった問題が起きるのか

どなたか詳しい方お願いします。

Aベストアンサー

>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

これは間違いです。鉄損は磁気回路の磁場の変化に伴って発生する損失でヒステリシス損と渦電流損があります。

>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、

設計上はどちらを優先するというより、目的とする主な動作状態において銅損と鉄損の合計が最も小さくなるように最適設計します。この条件が他の第3の条件との兼ね合いで満たされない場合にはその第3の条件とのトレードオフにより最適化します。

>鉄損や銅損が大きいとどういった問題が起きるのか

発熱、効率低下(消費電力増加)などの問題が生じます。

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モーター負荷が増大すると電流値が増大するのは?

 
モーターの負荷と電流値の関係は?
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/6607162.html

の質問を立てて回答をいただきました。
そこで、モーターの回転を妨げる方向の負荷が大きくなった場合、電流値は増大するは
仕事の量が増大するというのが、説明のひとつでした。

概念的(たとえば、P=I×V の考え方で、P が増大するためには、Iが増大するからだという説明だと思います。)にはそうだと思うのですが、ミクロ的な電気の基本で考えると腑に落ちません。

それでは、V=I×R の考え方ではどうなるでしょうか?

電圧 V は、変わらないので、電流 I が増大するのは、抵抗 R が減少するからでしょうか?
モーターは、鋼材をコイルで撒いて電磁石を作っています。
その磁力をつかって回転力を作っていると思いますが、コイルに流れる電流が増大するのが、V=I×R の式から腑に落ちません。

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。

電気は詳しくないので、誤った理解、不足の情報があれば補足・訂正いたします。
 

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。

オームの法則が成り立たないという表現はちょっと言葉が足りない感がないでもありませんが、交流回路や、コイルに対してのスイッチングが行われる回路では、単純に直流抵抗で考えても正しい結果は得られません。これをさして言われた言葉であると考えるべきでしょう。

また、コンデンサーを含んだ回路も直流の考えではまったく成り立ちません。コンデンサーは直流電流に対しては、コンデンサーの容量と電流によって決まる時間だけ電流が流れて、それ以降はまったく流れなくなります。従って、これも単純にオームの法則を当てはめることは出来ません。テスターである程度大きな容量のコンデンサーの抵抗値を測って見ると判りますが、つないだ瞬間はほぼ0Ω近くの値を示しますが、時間とともに値が大きくなってしまいますので測ることすら出来ません。コンデンサーはコイルとは逆に周波数が高くなるほど抵抗値が小さくなる性質があります。

電気回路図などを見ると、コイルの値を示す単位としてΩが用いられることはなく mHやμH(ミリヘンリー・マイクロヘンリー)等という単位が用いられていますし、コンデンサーは μFやnF(マイクロファラッド・ナノファラッド)等という単位が用いられています。これは電圧と電流の関係に時間という要素が加わり、単純な抵抗のように表すことが出来ないからです。

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。

交流回路やコイルやコンデンサーに対してスイッチングを行う回路は直流回路と同じ考え方は出来ないということです。しかし、コイルに発生する逆起電力や電流の遅れ、コンデンサーに発生する電流の進みや、静電容量を加味した数値で計算すればオームの法則と矛盾することはありません。モーターの場合、直流モーターであってもコイルに対するスイッチングが行われるうえに、磁界の中をコイルが動いているという複雑な要素があるため、それらを加味して計算しない限り正しい計算は出来ませんし、交流モーターではコイルに与えられる電流が交流ですので、この時点で直流回路の計算は成り立たない上に、磁気回路の渦電流などの影響も考慮しないと正しい計算結果は得られません。

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


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