エアコンプレッサ電動モータの主要原理
エアコンプレッサ電動モータは、固定ステータと回転ロータの2つの主要な部品で構成されています。ステータは、三相主電源に接続されており、回転磁界を発生させます。エネルギーは、ロータとの機械的エネルギーなどの動きに変換されます。
ステータ巻線に流れる電流により回転磁界が形成され、ロータ内に電流を誘導します。その結果、磁場も生じます。ステータとロータの磁界の相互作用により回転トルクが発生し、ロータシャフトが回転します。
誘導モータのシャフトが磁場と同じ速度で回転していれば、ロータに誘導される電流はゼロになります。ただし、たとえばベアリングなどの様々な損失があるため、これは不可能であり、速度は常に磁場同期速度("スリップ"と呼ばれます)より約1~5%低くなります。(永久磁石モータではスリップはまったく発生しません。)
モータにおけるエネルギー変換には損失がつきものです。この損失の大きな要因には、抵抗損失、換気損失、磁化損失、摩擦損失があります。
モータの巻線の絶縁素材は、国際電気標準会議(IEC)60085の規格に基づき、絶縁クラスに分類されています。各クラスには、絶縁適用範囲の上限温度に対応する文字は、各クラスを示します。上限が10℃を超えると、絶縁体の寿命はほぼ半分になります。
絶縁クラス |
B |
F |
H |
巻線の最高温度(℃) |
130 |
155 |
180 |
周囲温度(℃) |
40 |
40 |
40 |
温度上昇(℃) |
80 |
105 |
125 |
熱マージン(℃) |
10 |
10 |
15 |
IEC 60034-5に準拠する保護クラスでは、モータが接触および水に対してどのように保護されるかを指定します。これらは、IPと2桁の文字で示されます。最初の数字は、固体物体による接触と侵入に対する保護を示します。2番目の数字は、水に対する保護を示します。各クラスの意味については、以下を参照してください。
IP 23:(2)12 mmを超える物体に対する保護。(3)垂直から最大60°の水の直接噴霧に対する保護。
IP 54:(5)ほこりに対する保護。(4)あらゆる方向からの散水に対する保護。
IP 55:(5)ほこりに対する保護。(5)あらゆる方向からの低圧の水噴流に対する保護。
IEC 60034-6による冷却方法は、モータの冷却方法を規定しています。文字ICと冷却の種類(非換気、自己換気、強制冷却)と冷却運転モード(内部冷却、表面冷却、閉回路冷却、液体冷却など)を表す数字で表します。
設置方法は、IMと4桁で表され、IEC 60034-7に従ってモータがどのように取り付けられているかを示します。以下に、この意味の2つの例を示します。
IM 1001:ベアリング2個、フリージャーナルエンドを持つシャフト1個、ステータボディ(脚あり)1個。
IM 3001:ベアリング2個、フリージャーナルエンド付きシャフト1個、ステータボディ(脚なし)1個、およびプレーン固定穴付き大型フランジ1個。
三相誘導電動機の接続方法には、スター(Y)とデルタ(Δ)の2種類があります。三相誘導電動機の巻線の位相は、U、V、およびW(U1-U2、V1-V2、W1-W2)と表示されます。米国の規格では、T1、T2、T3、T4、T5、T6と呼ばれます。スター(Y)結線の場合、モータの巻線の"端部"をゼロ点にまとめて接続するため、形状がスター(Y)状になります。
位相電圧(位相電圧=メイン電圧/√3。例えば、400V=690/√3)が巻線の横にあります。ゼロ点に向かう電流IHは、位相電流になるため、位相電流If=IHが巻線を流れることになります。デルタ(Δ)結線では、開始と終了が異なる相間で結合され、デルタ(Δ)が形成されます。その結果、巻線全体に主電圧がかかります。
モータへの電流IHは主電流です。これは巻線間で分割され、位相電流、IH/√3=IFを与えます。同じモータを690 Vスター結線または400 Vデルタ結線として接続できます。どちらの場合も、巻線にかかる電圧は400 Vです。
690 Vスター結線では、モータへの電流は400 Vデルタ結線よりも低くなります。電流値レベル間の関係は√3です。この場合、モータプレートには690/400 Vと表示されることがあります(例)。スター結線は高電圧用です。デルタ結線は低電圧用です。プレートにも記載されている電流は、スター結線されたモータが低い値、デルタ結線されたモータが高い値を示します。
電動モータの回転トルクは、ロータの回転能力を表したものです。各モータには最大トルクがあります。このトルクを超える負荷をかけると、モータが回転することができません。公称負荷では、モータは最大トルクより小さなトルクで動作しますが、起動シーケンスではより大きな負荷がかかります。モータの特性は、通常はトルク曲線で表されます。