逆起電力の基本、測定方法、さまざまなモーター タイプの長所と短所を学びます。
この FAQ のパート 1 では、ブラシ付き DC モーターとブラシレス DC (BLDC) モーターについて説明しました。後者は永久磁石同期モーター (PMSM) といくつかの類似点があります。 の簡略化された PMSM 図 図1 これは、パート 1 で示した BLDC モーターから電子整流回路を除いた図に似ています。 ただし、この XNUMX つの間の微妙ではあるが重要な違いは、BLDC モーターの逆起電力 (EMF) が正弦波であるのに対し、PMSM の逆起電力 (EMF) は台形であるという点に現れています。
逆起電力とは何ですか?どのように測定すればよいですか?
逆起電力 (VBEMF) は、発電機としての二重の役割を果たしている回転モーターによって生成される電圧であり、速度に比例します。 図2a 簡略化したモデルを示します VBEMF、直列抵抗 (RS)、および直列インダクタンス (LS）。 測定する VBEMF、モーターを入力電源から外し、オシロスコープをモーター端子に接続し、既知の速度でモーターを回転させます。 直接観察することができます VBEMF オシロスコープ上では (図2b) 電流が流れないので、 RS & LS 電圧降下には影響しません。
多くの場合、速度と位置の情報を取得するために、モーターの動作中に逆起電力を測定する必要があります。 一般的な三相 BLDC モーターの電子整流方式では、常に XNUMX 相のみが電流を流し、モーター コントローラーは通電されていない XNUMX 番目の相の逆起電力を測定できます。 あるいは、直列電流を測定することもできます I 逆起電力を計算します。
詳細については、「レンツの法則と逆起電力」を参照してください。 モーションコントロールのヒント.
PMSM または BLDC モーターの欠点は何ですか?
DC モーターに関しては、永久磁石では不可能な磁場の強さを変更すると便利な場合があります。 一定の磁界強度が与えられると、従来の DC モーターは、モーターの逆起電力が入力電圧に近づく速度まで定トルク モードで動作します。 この時点で、界磁電流を減らすと逆起電力が減少し、モーターはより高い速度でより低いトルクで動作できるようになり、定馬力モードが確立されます。 このモードは、材料の密度が変化しても工具が一定の切削能力で動作できる工作機械などのアプリケーションで役立ちます。
この米国エネルギー省の報告書で強調されているように、永久磁石モーターにとって、永久磁石のサプライチェーンの問題は重要になってきています。 したがって、代替品を見つけるための研究が進行中です。 パート 1 で説明したブラシ付き DC モーターなど、欠点はありますが、オプションは以前から存在していました。 もう XNUMX つの代替手段は、巻線回転子同期モーター (WRSM) です。 図3 は、WRSM の回転子巻線との間で DC 電流を流すブラシとスリップ リングを示しています。 スリップ リングとブラシには、ブラシ付き DC モーター整流子のようなアーク放電やフラッシュオーバーのリスクはありませんが、依然として機械的磨耗の影響を受けます。
もう XNUMX つのオプションは、AC 誘導モーターです。 で 図4 左のローターは、積層鉄心を取り囲む導電ループで構成されています。 シャフトが回転すると、右の斜視図に示すように、ステーター磁界によりループ内に交流電流が誘導され、ローターコアの磁極が反転します。 ローターはステーターの回転磁場に追いつくことを試みますが、決して成功しません。 そうする場合、導電ループは固定子の磁界を遮断できなくなり、その電流はゼロに低下します。 その結果、モーターは同期速度より数パーセント低い「スリップ」で動作します。
一般的な三相誘導モーターは、XNUMX つの導電ループの代わりに、かごに似た構成で配置された複数の導体を備えており、かご型モーターと呼ばれることがよくあります。 整流子やスリップ リングがないこのモーターは、長い間信頼できる主力製品として機能してきました。 モーターが定速ポンプを駆動するため、給水塔に定期的に水を補給するなどの用途で全速力および負荷で動作する場合に最適です。 さまざまな速度や負荷で動作する場合、たとえば需要が変化しても一定の水圧を維持する可変速ポンプを駆動する場合や、電気自動車のトラクション モーターとして機能する場合、その効率は低下します。
モーターについて他に知っておくべきことは何ですか?
このシリーズのパート 3 では、永久磁石、整流子、ブラシ、スリップ リング、かごのない電気モーターについて説明します。また、このモーターを実用化し、他のタイプのモーターの性能と効率を高める上での最新の駆動エレクトロニクスの役割についても見ていきます。最後に、電力と効率の測定について見ていきます。その間、 EEワールド はモータードライブ設計に関する一連のプレゼンテーションを作成しました。ここでオンデマンドでご覧いただけます。
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