同期モーターはどのように動作するのでしょうか?
1. AC 電源:同期モーターには、多相 AC 電源 (通常は 3 相) が必要です。モーターのステーターには一連のコイルが巻かれており、AC 電力が印加されるとステーター内に回転磁界 (RMF) が生成されます。
2. ロータの構造:同期モータのロータは、界磁巻線を保持するためのスロットを備えた円筒形の鉄心で構成されています。これらの巻線は接続されて電磁石を形成し、DC 電流源 (通常は励磁器) によって電力が供給されます。 DC 電流はローター内に一定の磁場を生成します。
3. 磁気相互作用:ステーター内の回転磁界とローター内の一定磁界の間の相互作用によりトルクが生成されます。 RMF が回転すると、ローターの導体に起電力 (EMF) が誘導されます。この EMF により、回転子の巻線に交流が流れます。
4. ローター同期:同期モーターのローターは、駆動する必要がある負荷に機械的に結合されています。ローター速度が同期速度 (RMF が回転する速度) よりわずかに低い場合、ステーターとローターの磁界間の相互作用によりローターが加速します。逆に、ローター速度が同期速度よりわずかに高い場合、フィールド間の相互作用によりローターが減速します。
5. ロックイン動作:ローター速度が同期速度に達すると、ロックインしてその速度を維持します。同期モーターの同期速度は、ステーターの極数と AC 電源の周波数によって決まります。
6. 動力伝達:ローターが RMF と同期して回転すると、シャフトに接続された負荷に機械動力が伝達されます。モーターは、AC 電源からの電気エネルギーを、さまざまな機械システムを駆動するための機械エネルギーに変換できます。
要約すると、同期モーターはローターの回転を AC 電源の周波数と同期させることによって動作します。ステータ内の回転磁界とロータ内の一定磁界の間の相互作用によってトルクが生成され、これによりモータが回転し、機械的動力が負荷に伝達されます。