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掃除機などのモーターについての疑問
- 掃除機に使われるモーターの回転速度について疑問があります
- インダクションモーターは限られた回転数しか出せないはずなのに、掃除機のモーターはなぜ高速回転できるのか疑問です
- 回転数を制限する理由と、高速回転が可能なモーターの仕組みについて教えてください
- 電気設計
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モーターの原理として、機械的出力は電機子の表面積と回転数の積に比例 する関係があります。 おなじ機械的出力であれば、回転数を高めた方が、小さい電機子とする ことができるので、最終製品を小型化するうえで有利です。 交流整流子モーターが、商用周波数とモーター極数から決まる同期回転数 に関わらず、高速回転可能なのは、前の回答者さんご指摘の通りです。 掃除機用モーターは、B2Bで流通する部品であって、掃除機の設計製造に 関わる人以外、その仕様を目にする機会は極めて少ないので、産業機器の 設計に携わっている方々に情報が行き届かないのは止むを得ないかも しれません。 さらに、掃除機用モーターは、掃除機の機能として作り出す気流によって 強制空冷できることによって、小さな電機子体積にもかかわらず、大きな 機械的出力（例：1kW）を得ることができる特徴があります。 老婆心ながら、 掃除機用モーターは掃除機の用途に特化して進化したモーターなので、 産業機器に応用しようとしても、多々問題があると思います。 代表的な問題は、整流子の寿命と思いますが、他にも課題がありそうです。
ダイソンデジタルモータ 最高回転速度は毎分11万回転。 http://www.itmedia.co.jp/lifestyle/articles/1605/18/news101.html 何の事もなく普通のブラシレスDCモータ http://www.nidec.com/ja-JP/technology/motor/basic/00018/ https://www.renesas.com/ja-jp/solutions/key-technology/motor-control/motor-algorithms/bldc.html スピンドルモータ http://www.amt-1977.com/solution_3-2.html http://www.nsk-nakanishi.co.jp/industrial/hpms/ http://www.sugino.com/site/drilling-tapping-unit/sf-type-ccvcm.html http://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/products/cnt/cnc/pmerit/spindle/index.html さすがに１０万rpmを超えるラインナップしてるのは少ないけれど 数万ｒｐｍ程度なら珍しくない
特徴として DCモーターを使いており回転子の直径が小さい。（直径に対してトルクが大きい） のが主な理由だと考えられます。 そのため遠心力で振動したりする力が少なく高速回転を行えるようになっています。 一例として、安価なDCモーターモータであるマブチモーターでも20000rpmを超えます。 https://product.mabuchi-motor.co.jp/detail.html?id=112 またDCモーターを用いる事で体積あたりの出力が大きく取れるという利点もあります。 10万rpmに近いモーターはDCモーターの中でも ブラシレスDCモーターが中心になると思います。 これは機械的な整流子の代わりに、回転子の角度ををホール素子などの 電子的なセンサで検出して半導体で固定子電極の電流を切り替えるという仕組みで 回転子には小直径の強力な永久磁石を用いることが多いようです。 http://trendy.nikkeibp.co.jp/article/pickup/20130326/1048324/
一般的な掃除機ですと内蔵しているモータは「整流子電動機」を使用して います。 「整流子電動機」は以前より使用されていた「直流電動機」と同一です。 「直流電動機」は回転子に巻線と整流子を設け、固定側に設けたブラシ により固定子と直列に接続して直流電圧を加えて回転させています。 この構成のモータのことを「整流子電動機」と称しています。 (注)直流電動機では回転子と固定子とを並列接続した方式やその他の 接続方式があります。 この「整流子電動機」に交流（50Hzまたは60Hz)を加えますと電源周波数 では決まらない高速で回転するようになります。 なお、交流電源で使用するためには回転子と固定子を積層鉄心にするなど の対策が必要です。 なお、最近の掃除機ではインバ－タを搭載した機種も販売されています。 この機種では電源部をインバ－タ方式にしていますので、仮に出力周波数 を 600[Hz]にしますとインダクションモータでも同期速度で 36,000[r/min] で回転させることができます。 更に出力周波数を1,670[Hz]にすれは、同期速度は 100,200[r/min]となり ます。 ただし、この場合はインダクションモータも高速回転に耐える高速回転 専用モータを製作して組み合わせることになります。 (注)いずれも2極モータの場合です。
お礼
非常にわかりやすく、すっきり致しました。 やはり、最後のファクターは周波数だったのですね。 高速に回すと、熱などの問題があって、 いろいろと隠れたところに技術がいりそうですね。 ありがとうございます。
パソコンのファン うっさいのでうちは１０００RPMだが 10000RPM以上回るものも 構造 https://www.youtube.com/watch?v=deNK8hcO3V4 １００００回転超えると軸受に細工が必要 http://www.nidec.com/ja-JP/technology/capability/fdb/ これでだいぶ早くなる 大きくするには あとは加工精度と電力と発熱のグリスも問題が出てくる
お礼
この動画非常にわかりやすいです！ ありがとうございました。
お礼
そうですよね。 一般的なモーターで、掃除機用のように高速回転している ものはないですもんね。 非常に勉強になりました。ご教授ありがとうございます。