電気機械は、電気エネルギーを仕事または機械エネルギーに変換できる装置です。
回転機械
電気機械に関する一般的な情報
直流機
特集記事「直流マシン」をご覧ください。
最初の電磁モーターの 1 つは、1821 年にMichael Faradayによって製造されました。それは次のように構成されていました。
この初歩的なエンジンは今でも物理学の授業でのデモンストレーションで使用されていますが、非常に有毒な金属である水銀を使用するという深刻な問題を引き起こしています。
最初の真の回転電気モーターはBarlowホイール(1822 年) でした。
最初の産業用発電機であるゼノベ・グラムによる「マシン・ド・グラム」は、1871 年に科学アカデミーに贈呈されました。その投資家イポリット・フォンテーヌは、その可逆性を発見し、したがって最初の産業用電気モーターとなりました。
- DCモーター：アニメーション
- 直流発電機: アニメーション
- 直流機
- DC モーターのモデリング
- DCモーターの速度調整
- フラットエアギャップモーター
- トラクションにおける DC モーターの進化
交流機
交流機械は、単相または三相のいずれかの配電ネットワークに直接接続されます。低および中電力アプリケーション (数馬力まで) の場合は、標準の単相ネットワークで十分です。高電力アプリケーションの場合、AC モーターは通常、多相電流源によって電力を供給されます。次に、最も頻繁に使用されるシステムは、配電会社によって使用される三相 (位相が 120° オフセットされている) です。
これらの代替モーターには 3 つのタイプがあります。
- ユニバーサルモーター;
- 非同期モーター;
- 同期モーター。
これら最後の 2 つのマシンはローターのみが異なります。
ユニバーサルモーター
主要記事「ユニバーサル エンジン」を参照してください。
これらは実際には「直列」タイプの直流機械であり、交流固定子電流が過剰な渦電流を誘導するのを防ぐために積層固定子を備えています。これらは、キッチンロボット、低電力電動工具 (最大 1200 W)、さらには掃除機など、かなり高いトルクを必要とするデバイスで使用されます。これらのモーターの回転数は調光器（照明器具の光量を調整するための調光器）などの安価な機器で簡単に調整できます。
ブラシレスモーター
ブラシレス モーターは同期モーターであり、そのローターは 1 つまたは複数の永久磁石で構成され、ローター位置センサー(ホール効果センサー、シンクロレゾルバー、インクリメンタル エンコーダーなど) が追加されています。外から見ると直流で動作しています。ブラシレスという名前は、このタイプのモーターにブラシが含まれていないという事実に由来しています。一方、電子制御システムは、固定子巻線の電流のスイッチングを確実にする必要があります。このデバイスは、低出力用にエンジンに組み込むことも、外部に組み込むこともできます。センサー電子制御アセンブリの役割は、モーターの自動操縦、つまりステーター磁束に対するローター磁束の直交性を確保することであり、以前は直流のブラシ コレクターに割り当てられていた役割です。機械。
ブラシレス モーターは、特にコンピューターのハード ドライブとDVDバーナーで使用されます。また、模型飛行機、ヘリコプター、自動車を動かすための模型製作にも広く使用されています。
同期機
メイン記事「同期マシン」を参照してください。
ジェネレータ
同期機は発電機としてよく使用されます。それはオルタネーターと呼ばれます。低電力発電機の製造を除いて、この機械は通常三相です。発電所では発電のために、約1500 MW の出力を持つオルタネーターが使用されます。
名前が示すように、これらの機械の回転速度は、機械を通過する電流の周波数に常に比例します。このタイプの機械は、設備の力率の測定に使用できます。これを同期補償器と呼びます。
- ターボ オルタネーター ローターの機械的制約
エンジン
同期機は、牽引システム (TGV など) にも使用されます。これらの機械は電流インバータと関連付けられており、これにより最小電流で一定の平均モータトルクを設定することが可能になります。オートパイロット (ローターの位置に対するステーター電流の制御) について話します。
- 同期モーター
非同期マシン
主要な記事「非同期マシン」を参照してください。
テスラによって発明された非同期機械(または誘導機械、後者の用語はむしろ「アングロサクソン」) は、現在最もコストパフォーマンスが優れているため、最も普及している電気機械です。
名前が示すように、これらのマシンの速度は、マシンを通過する電流の周波数に必ずしも比例しません。
これらの機械はモーターとしてのみ使用されていましたが、パワーエレクトロニクスの進歩により、発電機として使用できることがますます一般的になりました。
単相電流で動作するには、これらの機械には始動システムが必要です。高出力アプリケーションの場合、非同期モーターは三相電流システムによってのみ電力を供給されます。
- 三相非同期機
- 三相非同期モーターの始動と制動
- 三相非同期モーターの回転速度調整
- 間欠サイクルでの非同期モーターの選択
- パルス幅変調
自己同期マシン
これらは、始動が非同期で行われる同期機械であり、回転周波数が同期に近づくと、回転子は磁場の速度と同期して固定子の磁界に取り付けられます。
交流機の共通特性
ユニバーサルモーターを除いて、交流機械の速度は一般に機械を通過する電流の周波数に関係します。
ハイブリッド モーターにはさまざまな種類があります (たとえば、食器洗い機ポンプの「同期非同期」)。
ステッピングモーター
ステッピングモーターの特集記事をご覧ください。
別のタイプの電気モーターはステッピングモーターです。永久磁石を含む内部ローターは、パワーエレクトロニクスによって切り替えられるステーター内に配置された一組の電磁石によって動かされます。それぞれに電源が供給されているかどうかにより、異なる角度位置が定義されます。 (チェーンを使用すると移動が可能になります。) 単純なステッピングモーターの位置の数は限られていますが、比例制御 (コイルへの電力の可変) を備えたステッピングモーターは非常に正確です。次に、モーターは 2 つのステップの間でバランスをとることができるため、 「ハーフステップ」について説明します。
デジタル電子機器によって制御されるこれらのモーターは、特にデジタルサーボ制御の本体において、位置決めシステムの最も柔軟な形式の 1 つです。たとえば、コンピューターのハードドライブの読み取り/書き込みヘッドの位置決めモーターは、長い間このタイプの位置決めシステムによって位置決めされてきました。モーターはこの用途には遅すぎるため、はるかに高速なリニア インパルス モーターに置き換えられました。
動作原理
ステッピングモーターの種類
ステッピングモーター制御電子機器
リニアモーター
リニア モーターは本質的に「巻き戻された」電気モーターであり、トルク (回転) を生成する代わりに、変位電磁界を設置することで長さに沿って線形の力を生成します。スカイトレインのようなトランスラピッドなどの輸送に使われる低加速のものと、磁気砲や宇宙船などの兵器に使われる急加速のものに分けられる。
導電性流体の輸送を可能にする電磁誘導ポンプも同じカテゴリにあります。このタイプの機械の最初のテストは水銀を使用して実行され、次にNAK (ナトリウム/カリウムの混合物) を使用して実行されました。主な産業上の成果は、特定のタイプの原子炉におけるナトリウムの循環および液体アルミニウム定量ポンプに関するものです。
- 電磁石
- 電磁浮上
- 磁気流体力学(MHD)