ブラシ付 つ きDC電気 でんき モーターの動作 どうさ を示 しめ すアニメーション。
電動 でんどう 機 き (でんどうき、英 えい : Electric motor )とは、電気 でんき エネルギーを力学 りきがく 的 てき エネルギー に変換 へんかん する電力 でんりょく 機器 きき 、原動機 げんどうき の総称 そうしょう 。モーター 、電気 でんき モーター とも呼 よ ばれる[注 ちゅう 1] 。
一般 いっぱん に、磁場 じば (磁界 じかい )と電流 でんりゅう の相互 そうご 作用 さよう (ローレンツ力 つとむ )による力 ちから を利用 りよう して回転 かいてん 運動 うんどう を出力 しゅつりょく するものが多 おお いが、直線 ちょくせん 運動 うんどう を得 え るリニアモーター や磁場 じば を用 もち いず超 ちょう 音波 おんぱ 振動 しんどう を利用 りよう する超 ちょう 音波 おんぱ モータ なども実用 じつよう 化 か されている。静電気 せいでんき 力 りょく を利用 りよう した静 しずか 電 でん モーター も古 ふる くから知 し られている。
なお、本来 ほんらい 、「モータ(ー)」("moter")という言葉 ことば は「動力 どうりょく 」を意味 いみ し、特 とく に電動 でんどう 機 き に限定 げんてい した用語 ようご ではない。それゆえ、何 なん らかの動力 どうりょく の役割 やくわり を果 は たす装置 そうち は、モーターと形容 けいよう されることもよくある(ロケットモーター など)。
以下 いか では、電磁 でんじ 力 りょく により回転 かいてん 力 りょく を生 う み出 だ す一般 いっぱん 的 てき な電動 でんどう 機 き を中心 ちゅうしん に説明 せつめい し、それ以外 いがい のリニアモーター や超 ちょう 音波 おんぱ モータ は末尾 まつび で簡単 かんたん に説明 せつめい する。
今日 きょう では、電気 でんき モーターは電気 でんき 消費 しょうひ 量 りょう の半分 はんぶん 以上 いじょう を占 し めている。
回転 かいてん する電動 でんどう 機 き は、軸 じく を持 も ち回転 かいてん する回転子 かいてんし (ロータ: Rotor)と、回転子 かいてんし と相互 そうご 作用 さよう して回転 かいてん モーメント を発生 はっせい させる固定 こてい 子 こ (ステータ: Stator)、回転子 かいてんし の回転 かいてん を外部 がいぶ に伝 つた える回転 かいてん 軸 じく 、回転 かいてん 軸 じく を支 ささ える軸受 じくうけ 、損失 そんしつ により発生 はっせい した熱 ねつ を冷却 れいきゃく する冷却 れいきゃく 装置 そうち などから構成 こうせい される。
回転子 かいてんし と固定 こてい 子 こ の磁界 じかい を発生 はっせい させる部分 ぶぶん を界 さかい 磁 という。ローターを囲 かこ むように配置 はいち した電磁石 でんじしゃく や磁界 じかい を導 みちび く強 つよ 磁性 じせい 体 たい の鉄心 てっしん に電線 でんせん を巻 ま いたものや永久 えいきゅう 磁石 じしゃく が用 もち いられる。
整流 せいりゅう 子 こ 電動 でんどう 機 き (Brush Motor)や同期 どうき 電動 でんどう 機 き で、界 さかい 磁と相互 そうご 作用 さよう させトルクを得 え るための磁界 じかい を発生 はっせい させるものを電機 でんき 子 こ という。
電線 でんせん に電流 でんりゅう が流 なが れると、界 さかい 磁の磁界 じかい によりローレンツ力 つとむ がはたらきローターを回転 かいてん させる。
負荷 ふか 機器 きき と接続 せつぞく するカップリング・回転 かいてん 数 すう を下 さ げて目的 もくてき のトルク を得 え るための減速 げんそく 機 き などが付属 ふぞく 装置 そうち として接続 せつぞく される。
整流 せいりゅう 子 こ 電動 でんどう 機 き は、整流 せいりゅう 子 こ とブラシ によって電機 でんき 子 こ に流 なが れる電流 でんりゅう をきりかえ回転 かいてん 方向 ほうこう を保 たも つことで連続 れんぞく 的 てき 使用 しよう を可能 かのう にしている。
回転子 かいてんし
固定 こてい 子 こ の磁界 じかい と回転子 かいてんし 内 ない の電流 でんりゅう によって力 ちから が加 くわ わり軸 じく が回転 かいてん する。ローターに永久 えいきゅう 磁石 じしゃく を入 い れ、ステーターに導線 どうせん を持 も たせるものもある。
ステーターとローターの間 あいだ には、回転 かいてん するための隙間 すきま (ギャップ)が必要 ひつよう である。ギャップ幅 はば はモーターの電気 でんき 的 てき 特性 とくせい に大 おお きく影響 えいきょう し、モーターの力 ちから 率 りつ が低 ひく くなる主 しゅ 原因 げんいん となっている。
ギャップが大 おお きいと磁化 じか 電流 でんりゅう が増加 ぞうか し、力 ちから 率 りつ が低下 ていか するため、ギャップは狭 せま い方 ほう が良 よ いが小 ちい さいすぎると、騒音 そうおん や損失 そんしつ 、機械 きかい 的 てき な問題 もんだい が発生 はっせい する場合 ばあい がある。
固定 こてい 子 こ
モーターの電磁 でんじ 回路 かいろ のうちローターを囲 かこ む固定 こてい 部分 ぶぶん 。強 つよ 磁性 じせい 体 たい の鉄心 てっしん に線 せん を巻 ま いた電磁石 でんじしゃく や永久 えいきゅう 磁石 じしゃく であるフィールドマグネットで構成 こうせい される。
磁界 じかい が電機 でんき 子 こ を通過 つうか して巻 まき 線 せん に力 ちから を発生 はっせい させる。ステーターコアは、互 たが いに絶縁 ぜつえん された多数 たすう の薄 うす い金属 きんぞく 板 ばん を積層 せきそう させたラミネーションと呼 よ ばれる構成 こうせい されている。積層 せきそう させているのは、ソリッドコアを使用 しよう した場合 ばあい に生 しょう じるエネルギー損失 そんしつ を低減 ていげん するためである。
洗濯 せんたく 機 き やエアコンなどに使 つか われている「樹脂 じゅし 積層 せきそう 型 がた モーター」は、ステーターを樹脂 じゅし で完全 かんぜん に包 つつ んでおり、樹脂 じゅし の減衰 げんすい 特性 とくせい を利用 りよう して騒音 そうおん や振動 しんどう を低減 ていげん している。
コイル
積層 せきそう された軟鉄 なんてつ 製 せい の磁性 じせい 体 たい コアに、電流 でんりゅう を流 なが したときに磁極 じきょく を形成 けいせい するように巻 ま いた線 せん のことである。
直列 ちょくれつ 磁極 じきょく 型 がた では、回転子 かいてんし と固定 こてい 子 こ の強 つよ 磁性 じせい 体 たい コアに磁極 じきょく と呼 よ ばれる突起 とっき が向 む き合 あ っており、磁極 じきょく 面 めん の下 した には電線 でんせん が巻 ま かれていて、電線 でんせん に電流 でんりゅう が流 なが れると磁界 じかい の北極 ほっきょく または南極 なんきょく になるようになっている。
一方 いっぽう 、非 ひ 平行 へいこう 磁極 じきょく 型 がた (分布 ぶんぷ 磁界 じかい 型 がた )では、強 つよ 磁性 じせい 体 たい のコアには磁極 じきょく がなく、滑 なめ らかな円筒 えんとう 形 がた で、巻 まき 線 せん が円周 えんしゅう 上 じょう にスロット状 じょう に均等 きんとう に配置 はいち されている。
巻 ま き線 せん に流 なが れる交流 こうりゅう 電流 でんりゅう によってコアに磁極 じきょく が形成 けいせい され、連続 れんぞく 的 てき に回転 かいてん する。
隈取 くまどり 磁極 じきょく 型 がた 誘導 ゆうどう 電動 でんどう 機 き は磁極 じきょく の一部 いちぶ に巻 ま き線 せん があり、その磁極 じきょく の磁場 じば の位相 いそう を遅 おく らせる。
モーター内部 ないぶ には棒状 ぼうじょう や板 いた 状 じょう の金属 きんぞく (通常 つうじょう は銅 どう やアルミニウム)など、厚 あつ みのある金属 きんぞく で構成 こうせい された導体 どうたい を入 い れ、電磁 でんじ 誘導 ゆうどう によって駆動 くどう させる。
整流 せいりゅう 子 こ
回転子 かいてんし に電流 でんりゅう を供給 きょうきゅう する回転 かいてん 式 しき 電気 でんき スイッチのこと。電機 でんき 子 こ の上 うえ に、複数 ふくすう の金属 きんぞく 接点 せってん で構成 こうせい された円筒 えんとう を設置 せっち している。
カーボンなどの柔 やわ らかい2つ以上 いじょう の導電性 どうでんせい 「ブラシ」と呼 よ ばれる電気 でんき 接点 せってん が整流 せいりゅう 子 こ に押 お し付 つ けられ、回転 かいてん しながら整流 せいりゅう 子 こ の連続 れんぞく したセグメントと摺 すり 動 どう 接触 せっしょく し、回転子 かいてんし に電流 でんりゅう を供給 きょうきゅう する。
回転子 かいてんし の巻 まき 線 せん は整流 せいりゅう 子 こ のセグメントに接続 せつぞく されている。コミュテータは半 はん 回転 かいてん (180°)ごとにローターの巻 まき 線 せん に流 なが れる電流 でんりゅう の方向 ほうこう を周期 しゅうき 的 てき に反転 はんてん させ、ステーターの磁界 じかい がローターに与 あた えるトルクが常 つね に同 おな じ方向 ほうこう になるようにしている。
この電流 でんりゅう の反転 はんてん がないと、ローターの各巻 かくかん 線 せん にかかるトルクの方向 ほうこう が半 はん 回転 かいてん ごとに反転 はんてん してしまい、ローターが停止 ていし してしまう。
整流 せいりゅう 子 こ は効率 こうりつ が悪 わる く、整流 せいりゅう 子 こ 付 つ きモーターはほとんどがブラシレス直流 ちょくりゅう モーター、永久 えいきゅう 磁石 じしゃく モーター、誘導 ゆうどう モーターに取 と って代 か わられている。
電動 でんどう 機 き にはいろいろな種類 しゅるい があるが、電動 でんどう 機 き は固定 こてい 子 こ と回転子 かいてんし があって、どちらかが回転 かいてん 変化 へんか する磁界 じかい を発生 はっせい して、その磁界 じかい の変化 へんか によって、駆動 くどう 力 りょく を得 え るものである。
整流 せいりゅう 子 こ 電動 でんどう 機 き 以外 いがい の、固定 こてい 子 こ にコイルがあって、コイルに変化 へんか する電流 でんりゅう を供給 きょうきゅう することによって、変動 へんどう する磁界 じかい を発生 はっせい させる電動 でんどう 機 き について述 の べると、回転子 かいてんし の種類 しゅるい に分類 ぶんるい できる。
永久 えいきゅう 磁石 じしゃく 界 さかい 磁 (Permanent Magnet Type) : 永久 えいきゅう 磁石 じしゃく の極 きょく を円周 えんしゅう 方向 ほうこう に配置 はいち すれば、固定 こてい 子 こ の極 きょく の移動 いどう に伴 ともな って、駆動 くどう 力 りょく が発生 はっせい する。
電磁石 でんじしゃく 界 かい 磁 : 回転子 かいてんし に磁界 じかい を持 も たせることは電磁石 でんじしゃく でも可能 かのう であるので、回転子 かいてんし ・固定 こてい 子 こ とも電磁石 でんじしゃく とする構成 こうせい である。
透 とおる 磁率の差 さ (Variable Reluctance Type) : 磁性 じせい 体 たい に突起 とっき を設 もう けるなどして、磁力 じりょく 線 せん の通 とお り易 やす いところ通 とお りにくいところを設 もう ければ、駆動 くどう 力 りょく が発生 はっせい する。
アラゴーの円 えん 板 ばん : 金属 きんぞく 導体 どうたい をおけば、磁場 じば の変化 へんか により、渦 うず 電流 でんりゅう が発生 はっせい し、渦 うず 電流 でんりゅう のつくる磁界 じかい との相互 そうご 作用 さよう で、駆動 くどう 力 りょく が発生 はっせい する。
巻 まき 線 せん 形 かたち 誘導 ゆうどう 電動 でんどう 機 き : 導体 どうたい のコイルをおけば、磁場 じば の変化 へんか により、コイルに流 なが れる電流 でんりゅう が発生 はっせい し、それによる磁界 じかい との相互 そうご 作用 さよう で、駆動 くどう 力 りょく が発生 はっせい する。
ある方向 ほうこう に連続 れんぞく 的 てき に駆動 くどう 力 りょく を発生 はっせい するために駆動 くどう 側 がわ のコイルを複数 ふくすう 設 もう けて、磁気 じき の位相 いそう を順番 じゅんばん にずらして駆動 くどう 力 りょく を発生 はっせい させる配置 はいち にする。その方法 ほうほう もまた、いろいろな配置 はいち のものが実用 じつよう 化 か されている。
また回転子 かいてんし と固定 こてい 子 こ の内外 ないがい 位置 いち 関係 かんけい でも、インナーローター式 しき ・アウターローター式 しき ・フラットローター式 しき に分類 ぶんるい でき、これをリニアモーター に当 あ て嵌 は めれば、車 くるま 上 じょう 一 いち 次 じ 式 しき ・地上 ちじょう (軌道 きどう )一 いち 次 じ 式 しき になる。
界 さかい 磁や電機 でんき 子 こ の電流 でんりゅう の種類 しゅるい [ 編集 へんしゅう ]
次 つぎ に電機 でんき 子 こ や1次 じ 側 がわ 巻 まき 線 せん によって変動 へんどう する磁界 じかい を発生 はっせい するための電流 でんりゅう の種類 しゅるい については次 つぎ のようなものがある。
三 さん 相 そう 交流 こうりゅう : 商用 しょうよう の三 さん 相 そう 交流 こうりゅう (120度 ど ずつ位相 いそう のずれた正弦 せいげん 波 は )を3つまたはその倍数 ばいすう の数 かず のコイルに供給 きょうきゅう することによって、回転 かいてん する磁界 じかい を発生 はっせい することができる。
単 たん 相 しょう 交流 こうりゅう : コンデンサ を使 つか って、位相 いそう をずらした、もう1相 そう をつくることが多 おお い。
可変 かへん 電圧 でんあつ 可変 かへん 周波数 しゅうはすう 制御 せいぎょ インバータ による三 さん 相 そう 交流 こうりゅう : 商用 しょうよう の三 さん 相 そう 交流 こうりゅう は周波数 しゅうはすう が一定 いってい なので、起動 きどう や速度 そくど を変 か えるためなどのために用 もち いられる。
直流 ちょくりゅう パルス : 位相 いそう のちがうパルス電圧 でんあつ を、別々 べつべつ のコイルに供給 きょうきゅう する。いわゆるステッピングモーター がこれにあたる。
無 む 整流 せいりゅう 子 こ 電動 でんどう 機 き (Brushless DC Motor) は、センサ により回転子 かいてんし 位置 いち を検出 けんしゅつ し、それによって直流 ちょくりゅう 電流 でんりゅう の極性 きょくせい を切 き り替 か えるものである。
直流 ちょくりゅう 電動 でんどう 機 き 、交流 こうりゅう 電動 でんどう 機 き の区分 くぶん 別 べつ は電動 でんどう 機 き の構造 こうぞう の区分 くぶん でなく、使用 しよう 法 ほう の区分 くぶん と考 かんが えることができ、どちらでも回 まわ る電動 でんどう 機 き もありうる。
電動 でんどう 機 き の損失 そんしつ は、入力 にゅうりょく 電力 でんりょく と出力 しゅつりょく 仕事 しごと の差 さ として定義 ていぎ される。
全 ぜん 損失 そんしつ
固定 こてい 損 そん
鉄 てつ 損 そん : ヒステリシス損 そん ・渦 うず 電流 でんりゅう 損 そん
機械 きかい 損 そん : 軸受 じくうけ ・冷却 れいきゃく 装置 そうち の摩擦 まさつ 損 そん ・風 ふう 損 そん
負荷 ふか 損 そん : 負荷 ふか の変動 へんどう に比例 ひれい して発生 はっせい する損失 そんしつ
電動 でんどう 機 き の多 おお くは電気 でんき によって磁界 じかい の変化 へんか を作 つく り出 だ し、その磁界 じかい の変化 へんか によって回転 かいてん 力 りょく を生 う み出 だ すものが一般 いっぱん 的 てき であるが、以下 いか のようにこれ以外 いがい の原理 げんり ・構造 こうぞう を持 も つ特殊 とくしゅ な電動 でんどう 機 き がある。
リニアモーター とは、回転 かいてん 式 しき の電動 でんどう モーターの固定 こてい 子 こ に相当 そうとう する一直線 いっちょくせん に長 なが く伸 の びた部分 ぶぶん の上 うえ に、回転子 かいてんし に相当 そうとう する部分 ぶぶん を置 お いて、磁界 じかい の変化 へんか によって直線 ちょくせん 運動 うんどう を得 え るものである。リニア誘導 ゆうどう モータ(LIM)、リニア同期 どうき モータ(LSM)、リニア直流 ちょくりゅう モータ(LDM)、リニアステッピングモータ、リニア圧 あつ 電 でん モータ、リニア静 せい 電 でん モータ等 とう がある。
超 ちょう 音波 おんぱ 振動 しんどう モーター
超 ちょう 音波 おんぱ モーター は振動 しんどう 体 たい の変形 へんけい による細 こま かな位置 いち 変化 へんか を摩擦 まさつ によって回転 かいてん 運動 うんどう や直線 ちょくせん 運動 うんどう に変 か える。ローレンツ力 つとむ を使用 しよう する従来 じゅうらい のモータと比較 ひかく して効率 こうりつ が低 ひく い。
圧 あつ 電 でん 素子 そし による圧 あつ 電 でん 現象 げんしょう を利用 りよう しているものは、圧 あつ 電 でん モータと呼 よ ばれることもある。カメラのフォーカス合 あ わせのほか、ハイレゾリューションオーディオ 向 む けイヤホンの超 ちょう 音波 おんぱ 帯域 たいいき を再生 さいせい するスピーカードライバーなどに利用 りよう されている。
振動 しんどう モーター
振動 しんどう モーターは携帯 けいたい 電話 でんわ などでの着信 ちゃくしん を振動 しんどう で知 し らせる目的 もくてき で開発 かいはつ されたものがある。小型 こがた のものでは、回転子 かいてんし の重心 じゅうしん が偏 かたよ って作 つく られ回転子 かいてんし 自身 じしん が振動 しんどう を作 つく り出 だ す重 おも りとなっているものがある。
ファラデーの電磁 でんじ 実験 じっけん (1821年 ねん ごろ)[1]
イェドリク の "lightning-magnetic self-rotor"(1827年 ねん 、Museum of Applied Arts, ブダペスト)
1740年代 ねんだい 、スコットランドの修道 しゅうどう 士 し アンドリュー・ゴードンとアメリカの実験 じっけん 家 か ベンジャミン・フランクリンが製作 せいさく した単純 たんじゅん な静 せい 電 でん デバイスが最初 さいしょ の電気 でんき モーターであった。
現代 げんだい の電磁 でんじ モーターの前 まえ には、静電気 せいでんき の力 ちから で作動 さどう するモーター(静 しずか 電 でん モーター )の実験 じっけん が行 おこな われていた。
1771年 ねん 、ヘンリー・キャベンディッシュ がその理論 りろん 的 てき 原理 げんり を発見 はっけん するも発表 はっぴょう されず、1785年 ねん 、クーロン が独自 どくじ に発見 はっけん し発表 はっぴょう したため、クーロンの法則 ほうそく と呼 よ ばれる。
実用 じつよう に足 た るような大 おお きさの力 ちから を発生 はっせい させるためには高 こう 電圧 でんあつ が必要 ひつよう となるため、静 せい 電 でん モーターは実用 じつよう 化 か されなかった。
1799年 ねん 、アレッサンドロ・ボルタ が化学 かがく 電池 でんち を発明 はつめい すると、持続 じぞく 的 てき な電流 でんりゅう を作 つく り出 だ すことが可能 かのう になった。
1820年 ねん 、ハンス・クリスチャン・オルステッドは、電流 でんりゅう が磁場 じば を作 つく り、磁石 じしゃく に力 ちから を与 あた えることを発見 はっけん した。
アンドレ・マリー・アンペール は、わずか数 すう 週間 しゅうかん で電磁 でんじ 相互 そうご 作用 さよう による機械 きかい 的 てき な力 ちから の発生 はっせい を記述 きじゅつ したアンペールの法則 ほうそく を発表 はっぴょう した。
1821年 ねん 、イギリスの科学 かがく 者 しゃ マイケル・ファラデー が電磁気 でんじき 的 てき 手段 しゅだん で電気 でんき エネルギーを運動 うんどう エネルギーに変換 へんかん する実験 じっけん を行 おこな った。上 うえ から導線 どうせん を吊 つ るし、水銀 すいぎん のプールに少 すこ し浸 ひた しておき、その上 うえ に永久 えいきゅう 磁石 じしゃく を置 お く。その導線 どうせん に電流 でんりゅう を流 なが すと、導線 どうせん の周囲 しゅうい に丸 まる い磁場 じば が発生 はっせい し、磁石 じしゃく の周 まわ りで導線 どうせん が回転 かいてん する[2] 。この実験 じっけん は学校 がっこう の物理 ぶつり 学 がく の授業 じゅぎょう でもよく実施 じっし されるが、毒性 どくせい のある水銀 すいぎん の代 か わりに塩水 えんすい を使 つか うこともある。これは単 たん 極 きょく 電動 でんどう 機 き と呼 よ ばれる最 もっと も単純 たんじゅん な形式 けいしき の電動 でんどう 機 き である。後 のち にこれを改良 かいりょう した Barlow's Wheel もある。これらは実演 じつえん 向 む けであり、動力 どうりょく 源 げん として実用 じつよう できるものではなかった。
1827年 ねん 、ハンガリーのイェドリク・アーニョシュ は電磁 でんじ 作用 さよう で回転 かいてん する装置 そうち の実験 じっけん を開始 かいし し、それを "lightning-magnetic self-rotors" と呼 よ んでいた。彼 かれ はそれを大学 だいがく での教育 きょういく 用 よう に使 つか っており、1828年 ねん には実用 じつよう 的 てき な直流 ちょくりゅう モーターの3大 だい 要素 ようそ である固定 こてい 子 こ と電機 でんき 子 こ と整流 せいりゅう 子 こ を備 そな えた世界 せかい 初 はつ の実用 じつよう 的 てき な直流 ちょくりゅう 電動 でんどう 機 き の実験 じっけん に成功 せいこう した。その固定 こてい 部分 ぶぶん も回転 かいてん 部分 ぶぶん も電磁石 でんじしゃく になっていて、永久 えいきゅう 磁石 じしゃく は使 つか っていない[3] [4] [5] [6] [7] [8] 。この装置 そうち も実験 じっけん 用 よう であり動力 どうりょく 源 げん として使 つか えるものではなかった。
1832年 ねん 、イギリスの科学 かがく 者 しゃ ウィリアム・スタージャン が、機械 きかい の動力 どうりょく 源 げん として使 つか える世界 せかい 初 はつ の整流 せいりゅう 子 こ 式 しき 直流 ちょくりゅう 電動 でんどう 機 き を発明 はつめい した[9] 。
1837年 ねん 、アメリカでトーマス・ダヴェンポート とその妻 つま エミリーと共 とも に商用 しょうよう 利用 りよう 可能 かのう なレベルの整流 せいりゅう 子 こ 式 しき 直流 ちょくりゅう 電動 でんどう 機 き を開発 かいはつ し、特許 とっきょ を取得 しゅとく した。
この電動 でんどう 機 き は毎 まい 分 ぶん 最大 さいだい 600回 かい 転 ころげ で、印刷 いんさつ 機 き などの機械 きかい を駆動 くどう した[10] 。当時 とうじ 電源 でんげん としては電池 でんち しかなく、その電極 でんきょく 用 よう の亜鉛 あえん は非常 ひじょう に高価 こうか だった。そのためダヴェンポート夫妻 ふさい は商業 しょうぎょう 的 てき には失敗 しっぱい し破産 はさん した。他 ほか にも直流 ちょくりゅう 電動 でんどう 機 き を開発 かいはつ した発明 はつめい 家 か が何人 なんにん かいたが、いずれも電源 でんげん コストの問題 もんだい に直面 ちょくめん した。当時 とうじ 、電力 でんりょく 網 もう はまだ存在 そんざい しなかった。したがって、電源 でんげん コストに見合 みあ うだけの電動 でんどう 機 き の市場 いちば は存在 そんざい しなかった[要 よう 出典 しゅってん ] 。
1834年 ねん 、ロシアのモーリッツ・フォン・ヤコビ が、比較的 ひかくてき 弱 よわ い回転 かいてん ・往復 おうふく 運動 うんどう の装置 そうち を使 つか って、初 はつ の本格 ほんかく 的 てき な回転 かいてん 式 しき 電気 でんき モーターを作 つく った。このモーターは驚 おどろ くべき機械 きかい 的 てき 出力 しゅつりょく を持 も っていた。
このモーターは世界 せかい 記録 きろく を樹立 じゅりつ したが、さらに自身 じしん で1838年 ねん にその記録 きろく を更新 こうしん した。後者 こうしゃ を使 つか って14人 にん 乗 の りのボートで広 ひろ い川 かわ を渡 わた ることができた。
1839年 ねん から40年 ねん にかけて、他 た の開発 かいはつ 者 しゃ も同様 どうよう 以上 いじょう の性能 せいのう のモーターを作 つく ることに成功 せいこう した。
1855年 ねん 、イェドリクは electromagnetic self-rotors と同様 どうよう の原理 げんり で役 やく に立 た つ仕事 しごと をする装置 そうち を製作 せいさく した[3] [5] 。また同年 どうねん 、電動 でんどう 機 き で駆動 くどう する自動車 じどうしゃ の模型 もけい を作 つく っている[11] 。
1864年 ねん 、アントニオ・パチノッティ がリング状 じょう の電機 でんき 子 こ を初 はじ めて発表 はっぴょう した(当初 とうしょ は直流 ちょくりゅう 発電 はつでん 機 き (ダイナモ)として考案 こうあん された)。
これは、コイルが左右 さゆう 対称 たいしょう で互 たが いに閉 と じられて配置 はいち され、整流 せいりゅう 器 き のバーに接続 せつぞく し、ブラシからは実用 じつよう 上 じょう 問題 もんだい ないレベルで変動 へんどう のない電流 でんりゅう を供給 きょうきゅう する点 てん が特徴 とくちょう 的 てき である。
1871年 ねん にパチノッティの設計 せっけい の再 さい 発明 はつめい やヴェルナー・シーメンスによるいくつかの解決 かいけつ 策 さく を採用 さいよう したゼノベ・グラムの後 のち で、直流 ちょくりゅう モーターはようやく商業 しょうぎょう 的 てき に成功 せいこう する。
1872年 ねん 、ジーメンス・ウント・ハルスケ 社 しゃ のフリードリッヒ・フォン・ヘフナー・アルテンネックがパキノッティのリング電機 でんき 子 こ の代 か わりにドラムローターを導入 どうにゅう し、機械 きかい 効率 こうりつ を向上 こうじょう させた。
翌年 よくねん には同社 どうしゃ がラミネートローターを導入 どうにゅう し、鉄 てつ 損 そん の低減 ていげん と誘 さそえ 起電 きでん 圧 あつ の向上 こうじょう させた。1880年 ねん 、Jonas Wenströmはローターに巻 まき 線 せん を収 おさ めるためのスロットを設 もう け、効率 こうりつ をさらに高 たか めた。
1873年 ねん 、ゼノブ・グラム はウィーン万博 ばんぱく で、彼 かれ のダイナモ に偶然 ぐうぜん 別 べつ のダイナモを接続 せつぞく して発電 はつでん したところ、軸 じく が回転 かいてん し始 はじ めたのを発見 はっけん した。これが世界 せかい 初 はつ の電動 でんどう 機 き というわけではないが、実用 じつよう 的 てき な電動 でんどう 機 き としては世界 せかい 初 はつ の1つだった。
1886年 ねん 、フランク・スプレイグ は負荷 ふか が変化 へんか しても一定 いってい の回転 かいてん 速度 そくど を維持 いじ できる火花 ひばな の出 で ない直流 ちょくりゅう 電動 でんどう 機 き を発明 はつめい した。このころスプレイグは電動 でんどう 機 き の力 ちから を電力 でんりょく 網 もう に返 かえ す回生 かいせい 技術 ぎじゅつ を発明 はつめい しており、また路面 ろめん 電車 でんしゃ 用 よう の架線 かせん から集 しゅう 電 でん する方式 ほうしき も発明 はつめい した。これらの技術 ぎじゅつ を使 つか い、1887年 ねん にバージニア州 しゅう リッチモンド で路面 ろめん 電車 でんしゃ を運用 うんよう して成功 せいこう を収 おさ め、1892年 ねん には電動 でんどう エレベーターとその制御 せいぎょ システム、さらにイリノイ州 しゅう シカゴ で集中 しゅうちゅう 制御 せいぎょ 方式 ほうしき の電動 でんどう 式 しき 地下鉄 ちかてつ (通称 つうしょう シカゴ・L )を成功 せいこう させた。スプレイグの電動 でんどう 機 き と関連 かんれん 発明 はつめい を機 き に、産業 さんぎょう における電動 でんどう 機 き 需要 じゅよう は爆発 ばくはつ 的 てき に増大 ぞうだい し、他 た の発明 はつめい 家 か も同様 どうよう のシステムを次々 つぎつぎ と発明 はつめい していった。
電動 でんどう 機 き の効率 こうりつ 向上 こうじょう は、固定 こてい 子 こ と回転子 かいてんし の隙間 すきま を小 ちい さくすることが重要 じゅうよう だということがなかなか認識 にんしき されず、進歩 しんぽ は数 すう 十 じゅう 年間 ねんかん 遅 おく れてしまった。初期 しょき の電動 でんどう 機 き ではその空隙 くうげき が比較的 ひかくてき 大 おお きく、磁気 じき 回路 かいろ の磁気 じき 抵抗 ていこう が非常 ひじょう に大 おお きかった。このため、現代 げんだい の効率 こうりつ 的 てき な電動 でんどう 機 き に比 くら べると、同 おな じ消費 しょうひ 電力 でんりょく で発生 はっせい できるトルクがかなり小 ちい さい。その原因 げんいん は磁石 じしゃく や電磁石 でんじしゃく が近 ちか いほど引 ひ き付 つ け合 あ う力 ちから が強 つよ いため、ある程度 ていど 離 はな しておこうとしたためと考 かんが えられる。効率 こうりつ 的 てき な設計 せっけい では、固定 こてい 子 こ と回転子 かいてんし の隙間 すきま をなるべく小 ちい さくし、トルクを発生 はっせい しやすい磁束 じそく パターンにする。
1824年 ねん 、フランスの物理 ぶつり 学者 がくしゃ フランソワ・アラゴ が「アラゴーの円 えん 板 ばん 」で知 し られる回転 かいてん 磁界 じかい を定式 ていしき 化 か した。
1879年 ねん 、ウォルター・ベイリーが手動 しゅどう でスイッチをオン・オフすることで、原始 げんし 的 てき な誘導 ゆうどう モーター を製作 せいさく した。
1880年代 ねんだい 、長距離 ちょうきょり の高 こう 電圧 でんあつ 送電 そうでん における交流 こうりゅう の利点 りてん は認識 にんしき されていたものの、交流 こうりゅう でモーターを作動 さどう させることが課題 かだい となっていたため、実用 じつよう 的 てき な交流 こうりゅう モーターの開発 かいはつ が盛 さか んに行 おこな われた。
1885年 ねん 、ガリレオ・フェラリス によって最初 さいしょ の交流 こうりゅう 整流 せいりゅう 子 こ レス誘導 ゆうどう モーター が発明 はつめい された。
1888年 ねん 、トリノ王立 おうりつ 科学 かがく アカデミーは、モータ動作 どうさ の基礎 きそ を詳述 しょうじゅつ したフェラリスの研究 けんきゅう を発表 はっぴょう したが、当時 とうじ は「その原理 げんり に基 もと づく装置 そうち は、モータとしての商業 しょうぎょう 的 てき 重要 じゅうよう 性 せい を持 も ち得 え ない」と結論 けつろん づけられた。
1887年 ねん 、ニコラ・テスラ は初 はつ の実用 じつよう 的 てき 交流 こうりゅう 電動 でんどう 機 き と多 た 相 あい 送電 そうでん システム を発明 はつめい し、1888年 ねん に特許 とっきょ を取得 しゅとく した。
同年 どうねん 、テスラはAIEEに論文 ろんぶん 「A New System for Alternating Current Motors and Transformers」を発表 はっぴょう し、特許 とっきょ を取得 しゅとく した3種類 しゅるい の2相 そう 4極 きょく モータについて説明 せつめい した。
4極 きょく のロータで非 ひ 自己 じこ 始動 しどう 型 がた のリラクタンスモータ を形成 けいせい するもの、巻 まき 線 せん のロータで自己 じこ 始動 しどう 型 がた の誘導 ゆうどう モータを形成 けいせい するもの、ロータ巻 まき 線 せん に個別 こべつ に励起 れいき された直流 ちょくりゅう 電源 でんげん を供給 きょうきゅう する真 しん の同期 どうき モータである。
この特許 とっきょ の中 なか には、短絡 たんらく 巻 まき 線型 せんけい ローターの誘導 ゆうどう モーターも記載 きさい されていた。
既 すで にフェラリスから権利 けんり を取得 しゅとく していたジョージ・ウェスティングハウスは、すぐにテスラの特許 とっきょ を買 か い取 と った。
定 じょう 速 そく 交流 こうりゅう 誘導 ゆうどう モーターは路面 ろめん 電車 でんしゃ には適 てき さなかったが、ウェスティングハウス社 しゃ は1891年 ねん にコロラド州 しゅう テルライドの鉱山 こうざん 事業 じぎょう の動力 どうりょく 源 げん として採用 さいよう した。
同社 どうしゃ は1892年 ねん に最初 さいしょ の実用 じつよう 的 てき な誘導 ゆうどう モーターを実現 じつげん し、1893年 ねん には多 た 相 しょう 60ヘルツ誘導 ゆうどう モーターのラインを開発 かいはつ したが、これら初期 しょき のウェスティングハウスのモーターは巻 まき 線 せん ローターの二 に 相 そう モーターであった。
後 のち にB.G.Lammeが回転 かいてん 棒 ぼう 巻 まき 線 せん ローターを開発 かいはつ した。
1889年 ねん 、ミハイル・ドリヴォ=ドブロヴォルスキーが、ケージローターと巻 まき 線 せん ローターの両方 りょうほう を備 そな えた始動 しどう 用 よう レオスタット付 つ き三 さん 相 そう 誘導 ゆうどう モーター を、1890年 ねん には三 さん 肢 し 変圧 へんあつ 器 き を発明 はつめい するなど、三 さん 相 そう 開発 かいはつ を着実 ちゃくじつ に進 すす めていった。
AEG とMaschinenfabrik Oerlikon社 しゃ との合意 ごうい を経 へ て、ミハイル・ドリヴォ=ドブロヴォルスキー とチャールズ・ユージン・ランスロット・ブラウンは、20馬力 ばりき のリス・ケージ型 がた と100馬力 ばりき の始動 しどう レオスタット付 つ き巻 まき 線型 せんけい の大型 おおがた モデルを開発 かいはつ した。
1889年 ねん 以降 いこう 、同様 どうよう の三 さん 相 そう 機械 きかい の開発 かいはつ は、ウェンストロムが始 はじ めていた。
1891年 ねん のフランクフルト国際電気 こくさいでんき 技術 ぎじゅつ 博覧 はくらん 会 かい で、初 はつ の長距離 ちょうきょり 三 さん 相 そう システムの発表 はっぴょう に成功 せいこう した。これは定 てい 格 かく 15kVで、ネッカー川 がわ のラウフェンの滝 たき から175kmにわたって延 の びていた。
ラウフェンの発電 はつでん 所 しょ には240kWの86V 40Hz へるつ の交流 こうりゅう 発電 はつでん 機 き と昇圧 しょうあつ トランスがあり、展示 てんじ 会 かい では降圧 こうあつ トランスから100馬力 ばりき の三 さん 相 そう 誘導 ゆうどう モーターに給電 きゅうでん して人工 じんこう の滝 たき を動 うご かし、元 もと の電源 でんげん の移動 いどう を表現 ひょうげん した。
三 さん 相 そう 誘導 ゆうどう は現在 げんざい 、大 だい 部分 ぶぶん の商用 しょうよう モーターに使用 しよう されている。ドブロヴォルスキーは、テスラのモーターは二 に 相 そう の脈動 みゃくどう があるため実用 じつよう 的 てき ではないと主張 しゅちょう し、それが彼 かれ の三 さん 相 そう の研究 けんきゅう に固執 こしつ するきっかけとなった。
1891年 ねん 、ゼネラル・エレクトリック 社 しゃ は三 さん 相 そう 誘導 ゆうどう モーターの開発 かいはつ を開始 かいし した。
1896年 ねん には、ゼネラル・エレクトリック社 しゃ とウェスティングハウス社 しゃ が、後 のち にリスケージ・ローターと呼 よ ばれるバー・ワインディング・ローターの設計 せっけい に関 かん するクロスライセンス契約 けいやく を締結 ていけつ した。
これらの発明 はつめい や技術 ぎじゅつ 革新 かくしん に伴 ともな う誘導 ゆうどう モーターの改良 かいりょう により、現在 げんざい 、100馬力 ばりき の誘導 ゆうどう モーターは、1897年 ねん の7.5馬力 ばりき のモーターと同 おな じサイズになっている。
1895年 ねん (明治 めいじ 28年 ねん )、芝浦製作所 しばうらせいさくしょ (現在 げんざい の東芝 とうしば )が銅 どう 鉱山 こうざん ポンプ用 よう 6極 きょく 25馬力 ばりき (18.5kW)の日本 にっぽん 初 はつ の二 に 相 そう 誘導 ゆうどう 電動 でんどう 機 き を誕生 たんじょう させた。
1901年 ねん (明治 めいじ 34年 ねん )、明電舎 めいでんしゃ が1馬力 ばりき (0.75kW)の三 さん 相 そう 誘導 ゆうどう 電動 でんどう 機 き を製造 せいぞう した。
1906年 ねん (明治 めいじ 39年 ねん )、明電舎 めいでんしゃ が5馬力 ばりき (3.8kW)以下 いか の三 さん 相 そう 誘導 ゆうどう 電動 でんどう 機 き を独自 どくじ の設計 せっけい 法 ほう をもって標準 ひょうじゅん 化 か し、汎用 はんよう 電動 でんどう 機 き として本格 ほんかく 生産 せいさん を開始 かいし した。
1906年 ねん (明治 めいじ 39年 ねん )、12月末 まつ 時点 じてん の調査 ちょうさ で、明電舎 めいでんしゃ が東京 とうきょう 市内 しない の電動 でんどう 機 き シュアの約 やく 6割 わり を占 し めていた。東京 とうきょう 市内 しない の電動 でんどう 機 き 746台 だい の内 うち の463台 だい が明電舎 めいでんしゃ 製 せい で、残 のこ り283台 だい の過半数 かはんすう は輸入 ゆにゅう 品 ひん であった[12] 。
電動 でんどう 機 き メーカーの一 ひと つ、松下電器産業 まつしたでんきさんぎょう (現 げん ・パナソニック )の企画 きかく の下 もと で、1963年 ねん に『力 ちから の技術 ぎじゅつ -モートル- 』と題 だい された短編 たんぺん 映画 えいが (約 やく 28分間 ふんかん )が製作 せいさく されている。
当 とう 映画 えいが 作品 さくひん では、モーターの原理 げんり の説明 せつめい から始 はじ まり、各種 かくしゅ モーター製品 せいひん 各々 おのおの の組 く み立 た て現場 げんば の光景 こうけい や完成 かんせい 品 ひん の動作 どうさ 光景 こうけい などが、城 じょう 達也 たつや のナレーション 入 い りで、紹介 しょうかい されている。
ここで、映画 えいが タイトルの中 なか に見 み える「モートル」は、「モーター」のドイツ語 ご 表記 ひょうき “Motor”の20世紀 せいき 前半 ぜんはん まで模範 もはん とされていたドイツ語 ご 発音 はつおん に基 もと づく表記 ひょうき 法 ほう である《ちなみにパナソニックでは、現在 げんざい 、「モートル」という表記 ひょうき 法 ほう は用 もち いられていない(一般 いっぱん 産業 さんぎょう 向 む けモーター類 るい の生産 せいさん は継続 けいぞく )》[注 ちゅう 1] 。
当 とう 映画 えいが 作品 さくひん は東京 とうきょう シネマ(現 げん ・東京 とうきょう シネマ新 しん 社 しゃ )により制作 せいさく されており、現在 げんざい は科学 かがく 映像 えいぞう 館 かん (NPO法人 ほうじん ・科学 かがく 映像 えいぞう 館 かん を支 ささ える会 かい )Webサイト内 ない に於 お いて無料 むりょう 公開 こうかい されている。
^ a b 「モーター」というカタカナ表記 ひょうき に関 かん して、電気 でんき 学会 がっかい に於 お いては「モータ 」という表記 ひょうき 法 ほう を定 さだ めている他 ほか 、電動 でんどう 機 き メーカーによっては「モーター」のドイツ語 ご 表記 ひょうき “Motor”の20世紀 せいき 前半 ぜんはん までドイツ語 ご 発音 はつおん の模範 もはん とされた「舞台 ぶたい 発音 はつおん 」に基 もと づいた発音 はつおん 方 かた に倣 なら って「モートル 」(或 ある いは「モトール 」)という表記 ひょうき 法 ほう を用 もち いているところが見 み られる《ニデック Webサイト内 ない 『モーターとは~1-3-6.超 ちょう 音波 おんぱ モーター 』ページ後半 こうはん に掲載 けいさい されているコラム『モーターの語源 ごげん 』より;なお「モートル」という表記 ひょうき は、現在 げんざい 、少 すく なくとも日立 ひたち 系列 けいれつ の日立 ひたち 産 さん 機 き システム と東芝 とうしば 系列 けいれつ の東芝 とうしば 産業 さんぎょう 機器 きき システムに於 お いて、主 おも にブランド名 めい の中 なか で用 もち いられている》
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基本 きほん 型 がた DCモータ AC SC 機械 きかい 整流 せいりゅう 子 こ
AC SC 電気 でんき 整流 せいりゅう 子 こ
AC 同期 どうき 電動 でんどう 機 き (SM) Special magnetic machines
非 ひ 磁性 じせい Enclosure Type
コンポーネントおよび アクセサリー
モーター制御 せいぎょ 器 き (英語 えいご 版 ばん ) 歴史 れきし , 教育 きょういく , レクリエーション利用 りよう
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