陰極誘導式交流モーターとは何か

シェードドポールACモーターは単相ACモーターです。構造がシンプルでコストが低く、いくつかの小型電化製品に広く使用されています。

構造原理

スタータ構造

スタータコアは通常、凸極型で複数の磁極を持っています。各磁極の一部にはショートサーキットリングがあります。このショートサーキットリングは磁極の一部を「覆う」ように配置されているため、これをシェードドポールと呼びます。

例えば、2極のシェードドポールモーターでは、2つの凸極があり、それぞれの凸極の一部がショートサーキットリングで囲まれています。ショートサーキットリングは通常銅製で、磁極の主な磁場部分と協調します。

動作原理

交流電源がスタータ巻線に接続されると、磁極内に交流磁場が生成されます。ショートサーキットリングがあるため、ショートサーキットリングを通る磁束は時間的に主磁束よりも遅れます。

これは、ファラデーの電磁誘導の法則によれば、交流主磁束がショートサーキットリングに起電力を誘導し、その結果誘導電流が生じます。この誘導電流はさらに磁場を生成し、レンツの法則によりこの磁場は主磁束の変化を妨げ、ショートサーキットリングを通る磁束が遅れるからです。

例えば、主磁束が最大値に達したとき、ショートサーキットリング内の磁束はまだ上昇中です。この磁束の位相差は磁極表面で回転磁場のような効果を生み出し、モーターのロータにトルクが働き回転します。

性能特性

起動特性

シェードドポールモーターは自己起動能力があります。ショートサーキットリングによって生成される磁場の遅れにより、電源がオンになると自動的に回転を開始します。

しかし、その起動トルクは比較的小さいです。これは、シェードドポールモーターの磁場分布と回転磁場の生成方法が起動トルクを制限するためで、一般的には小さな起動負荷に適しています。

例えば、小さな扇風機では、羽根の起動抵抗が小さいため、シェードドポールモーターは簡単に起動して扇風機を回転させることができます。

運転特性

運転中、モーターの速度は基本的に安定しています。その速度は電源周波数と磁極対数によって変わりますが、一般に速度は比較的低いです。

例えば、50Hzの電源下では、2極のシェードドポールモーターの同期速度は毎分3000回転ですが、実際の運転速度は同期速度よりも少し低くなり、速度の変動は小さく、比較的安定した出力を提供します。

効率と力率

シェードドポールモーターの効率は低いです。これは、その磁場生成方法と構造的な特徴により、エネルギー変換過程で一定量のエネルギーロス（銅損失、鉄損失など）が発生するためです。

同時に、力率も比較的低いです。単相モーターであり、磁場の生成および分布方法が複雑であるため、モーターの運転中に有効電力と視在電力の比率が小さいです。

応用シーン

シンプルな構造、低コスト、自己起動能力により、シェードドポールモーターはモーター性能要件が高くなく、負荷が小さい場合に主に使用されます。

一般的な用途としては小さな扇風機、ヘアドライヤー、電動模型などがあります。これらの装置では、シェードドポールモーターは基本的なパワーリクエストを満たすことができ、その低コストは製品の経済的要求にも合致します。