SPMモータの回転原理

一般に、SPMモータの回転原理は、ローター磁石とステータ巻線で励磁された電磁石が、引き合いと反発により回転していると説明されています。

この説明は正しいと思いますが、SPMモータの設計者には、適切な説明でないと考えています。

この技報のSPMモータの回転原理は以下の通りです。

DCモータとSPMモータの回転原理は全く同一です。

 ホール素子が置かれている位置は磁束の方向を判定するのに最適な場所で、トルクの方向を決める電流の方向を決めるため使用されています。

回転原理

一般に、モータの回転原理はBLI則と呼ばれる、磁界を横切るようにおいた電線に電流Iを流すと、電線に発生する力で説明されますが、鉄心溝のある直流モータの場合、磁束は鉄心を通り、電線の空間には磁束がほとんど無く力の説明が出来ません。これを磁力線という概念によって統合して説明する方法があり、磁力線には、ゴムひものように縮もうとする作用があり、鉄の近くに電線を置いて電流を流すことで磁力線を曲げると、真っ直ぐになろうとする力が働くと説明されます。シンボルで示す正負の方向に電機子に電流を流すと「右ネジの法則」に従って、電流を中心とした、同心円状の磁束が発生します。永久磁石による磁束と電機子による磁束が加算され、矢印で示す曲がった磁束が発生し、真っ直ぐになろうとする力が発生し、反時計回転方向ＣＣＷへトルクが発生します。

４極のSPMモータの電流、磁束例

磁力線曲がりからトルクを計算するのは難解ですが、速度起電力より求める事ができます。

 モータが停止している時は、速度起電力はゼロですが、トルクは発生するため速度起電力からトルクは計算できません。

回転すると速度起電力が発生し、トルクと速度起電力は関連しているため、トルクは速度起電力より求められ、停止時のトルクと微速度回転時のトルクは同一のため、停止時のトルクも求められます。