ACモーターガイド

ACモーターは、交流電流で駆動する一般的なモーターです。日常的な産業用途や趣味、家庭用品、さらには業務用機器や消費者向け製品など、さまざまな場面で使用される実用的なモーターの多くが、ACモーターによって駆動されています。ACモーターは、電気入力信号から機械エネルギーを生成する比較的効率的な方法を提供します。

交流モーターは、直流（DC）モーターなど他の多くの電気モーターとは区別されます。最も基本的な違いは、交流モーターが効率的な機械エネルギーを生成するために、回路の周囲で電流の流れを交互に切り替えることに依存している点です。次の章では、このプロセスについて詳しく説明します。

交流モーターは直流モーターとは異なり、ほとんどの製品ににブラシが付いていません。このため、交流モーターではメンテナンスや部品交換の必要性が削減されることが多く、その結果、平均寿命が長くなることが期待されています。また、DCモーターとは異なり、多くのACモーターの出力速度は、一般的に周波数ドライブ制御によって決定されます。この記事では、ACモーターのさまざまな可能性について、さらに詳しく説明します。

ACモーターは、耐久性、製造コストの低さ、手頃な価格、操作の容易さなどの理由から、非常に身近な消費者向け製品や産業用機器の幅広い製品群で頻繁に使用されています。家庭や職場でのACモーターの典型的な使用例としては、以下のようなものがあります：

前述の通り、交流モーターが他の多くのモーター（特に直流モーター）と明確に異なる主な特徴は、交流電流で動作するという点です。他にも違いはありますが、交流モーターの仕組みを理解する上で、この違いは重要です。

交流電流（AC）は、回路を流れる電流の方向が一定の間隔で反転する電流を指します。この特性により、交流回路の電圧は周期的に変化します。一方、直流電流（DC）は回路を一方向にのみ流れ、直流回路の電圧は比較的安定しています。

交流電流とそれを利用する交流モーターは、電流の方向が交互に変わる仕組みを生み出すために、オルタネーターと呼ばれる装置を使用します。オルタネーターは特殊なタイプの発電機であり、回転軸（ローター）に電流を流すことで、通常は電磁場（EMF）が発生します。ローターは、静止したワイヤーコイルのセット（ステーター）の周り、またはその中で回転し、その結果として生じるEMFは、ローターがステーターに対して回転する際に極性を切り替えます。固定軸を中心に回転する帯電したローターによって生成された起電力は、ローターとステーターの相対的な位置に基づき、極性が変化します。これにより、交流モーターにおける電流の方向が規則的かつ予測可能な間隔で周期的に反転します。この現象は、ダクト内で水を動かすピストンやパドルの動きに似ており、ピストンが一定の速度で出入りすることで水が前後に押し出されたり引き戻されたりするような動作に例えられます。

誘導電動機（または回転変圧器）は、ローターがステーターの周囲に起電力を発生させ、ACモーターが機械エネルギーに変換する交流電流を生成する特定のタイプのACモーターです。この誘導ACモーターは、出力ローターが供給される周波数よりも遅い速度で回転するため、非同期モーターとも呼ばれます。つまり、供給される電力と「同期していない」状態で回転します。

この非同期動作は、電磁誘導で発生する電流が、電機子に励起を与える唯一の源であるため必要です。もしステーターの回転磁界とローターが同じ速度で回転すると、電流は誘導されず、別の励磁源が必要となります。これは、直流モーターや同期交流モーターの場合に見られる特徴です

同期交流モーターは、出力ローターの速度が供給される交流電流の速度と一致する、いわゆる「同期」モーターです。非同期モーターでは電流が誘発されにくいのに対し、同期モーターには通常、スリップリングと呼ばれる部品が取り付けられ、回転部分と固定部分の間で電流を伝達します。

スリップリングは、回転しながら電気信号を伝達する電気機械装置で、同期モーターではローターに必要な磁界を発生させ、電流を途切れさせることなくローターを回転させます。

リスケージ誘導電動機は、非同期交流誘導電動機の一種で、コイルの代わりに金属製のソリッドバーからなるシンプルで頑丈なケージローターを使用しています。この構造により、回転子に可動接点がなく、耐久性が高くメンテナンスが少ないのが特徴です。また、巻線やスリップリング回転子に比べて製造・購入コストが低いです。

欠点として、リスケージの短絡構造により、外部抵抗器を接続できないため、ローターの電流制御が難しく、高い始動電流が必要で、最高速度に達するまでトルクが低いという点があります。

シェーデッドポールACモーターは、銅リングまたは銅棒で構成される補助巻線（シェーディングコイル）を使用する単相のリスケージ型モーターです。標準的なリスケージモーターと比べて、全速時に対して始動トルクが小さいものの、多段変速運転に適しています。簡素で頑丈な構造により、非常に高い信頼性を持っています。

そのため、ファンアレイやレコードプレーヤー、おもちゃ、電気時計、ヘアドライヤーなど、小型で簡単に始動できる負荷の装置に多く使用されています。