モータの逆起電力

質問

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。

回答No.1

MoguraSE · 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？

お礼

早速のご回答，ありがとうございます。
とても，わかりやすいです。
図々しいのは承知ですが，（３）のご回答を詳しく教えていただけないでしょうか？
駆動電力と逆起電力が釣り合うと回転数が上がらなくなるのがピンときません。ここの駆動電力と逆起電力は，電圧のことでしょうか？
回転数は，回転磁界の速度（印加電圧の周波数）で決まるものだと思っています。
逆起電圧が大きくなると，界磁の大きさが小さくなりトルクも小さくなるのが要因でしょうか？
よろしくお願いします。

回答No.3

foobar

永久磁石の同期モータだと、＃２さん回答にあるように、電源電圧と位相が異なる起電力が生じています。（ちなみに「すべり」は誘導機などでの、電源周波数と回転速度の差です。）
（電源電圧と起電力の差)/モータの電気的なインピーダンスに相当する電流が流れて、これがトルク（と内部の磁束変化）に対応します。
内部の起電力と電源の電圧が振幅、位相共に一致した状態では、電流が0になって、トルクが0になります。（空気抵抗や摩擦がない理想的な条件で無負荷で回っている状態です。実験的には、軸に小さい別のモータを取り付けて、機械的なロスを外部モータで補って、同期モータ自体は回転しているけどトルクを生じていない、という状況を作り出すことで実現できます。）

お礼

ありがとうございます。
負荷と位相差の関係を勉強しようと思います。

回答No.2

angkor_h

(3)についてのご参考です。
同期モータの原理はトランスと同じで、等価回路はトランスと同様となっているはずです。
電源電圧と逆起電圧は大きさは常に一定です。違いは位相で、これを「すべり」と呼びます。
感覚的には、電源電圧の回転を回転子の逆起電力が追いかける、その遅れです。
すべりによって、印加電圧を逆起電圧が打ち消せなかった分が負荷(仕事量)になります。
無負荷では、原理上すべり角は0度で、電源電圧を逆起電圧で完全打ち消し、消費電力も0です。トランスに於ける2次巻き線開放状態です。(3)のご質問はこの状態とおもいます。

負荷を重たくするとすべりがおきて、その差分で2次電流を消費し、電力を使います。
負荷が少ないとすべりが減って、電力消費は小さくなります。

回転子を外力で止めると、トランスに於ける2次巻き線ショート状態で、原理上無限大の電流が流れます。つまり、負荷無限大です。

電源電圧がかかっているのに回転しない、という時は、回転子側に逆起電力が発生しないとき…たとえば巻き線が無いときです。

お礼

ありがとうございます。
負荷によって，電圧の位相差変化→電流変化が原因だと理解できました。