私たちの生活はモータに支えられているといっても過言ではありません。家電製品をはじめ、電車やハイブリッド自動車、エレベータやエスカレータなどまでモータで動いています。本書は、回転形の電動モータを中心に、基本的な回転原理に始まり、その構造や制御の方法について初歩から説明しています。

第1部◆モータを知るための基礎知識



第1章■電気と磁気の基礎知識



■電気の基礎

オームの法則／ジュール熱と電力／直流と交流

■磁気

磁気／磁力線と磁束密度／磁界強度と透磁率

■コイルと電磁石

電磁石／コイルの巻数と磁力／コイルの巻線

■磁気回路と磁力線

磁気回路／磁力線の性質

■フレミングの法則

電磁力／電磁誘導作用

■電磁誘導作用

誘導起電力と誘導電流／渦電流／自己誘導作用／相互誘導作用

■ヒステリシス現象と磁性材料

ヒステリシス現象／磁性材料／積層鉄心／永久磁石

■抵抗、コンデンサ、コイル

受動素子と能動素子／抵抗器／コンデンサ／コイル

■電力制御用半導体素子

スイッチング作用と整流作用／ダイオード／サイリスタ／パワートランジスタ

■整流回路と平滑回路

AC/DCコンバータ／整流回路／平滑回路



第2章■モータの基礎知識



■分類

さまざまなモータ／電源と回転原理による分類／構造による分類／出力による分類

■性能などの用語

運転／構成要素／トルク／回転速度／出力と入力／効率と力率／損失／時定数と慣性モーメント／定格





第2部◆直流で働くモータ



第1章■直流モータ



■種類と基本構造

直流モータの種類／直流整流子モータの基本構造

■回転原理

電磁力による回転原理の説明／磁気の吸引力と反発力による回転原理の説明／整流子とブラシによる転流



第2章■直流整流子モータ



■電磁力とトルク

電磁力によるトルク

■トルク変動

トルクリップル／コギングトルク

■原理モデルと実用モデル

2スロットモータの問題点／デッドポイントの解消／トルク変動の低減

■界磁の種類と極数

永久磁石形と巻線形／極数／2極機と4極機

■逆起電力

直流整流子発電機／逆起電力

■基本特性

トルク特性／速度特性

■整流子とブラシの弱点

整流子とブラシのさまざまな問題

■電機子反作用

電機子電流が界磁磁束に与える影響／偏磁作用と減磁作用／電気的中性軸の移動／電機子反作用対策

■電機子

電機子コイルの巻き方と磁極／集中巻／分布巻

■スロット

スロット数と巻き方／スロット数と極数／直溝と斜溝

■電機子コイルと鉄心

乱巻コイルと型巻コイル／電機子鉄心

■整流子とブラシ

整流子／ブラシ

■固定子

界磁を行う永久磁石と電磁石／界磁磁石／界磁コイル

■電機子と整流子

分布巻2極電機子の重ね巻／分布巻4極電機子の重ね巻と波巻／集中巻の重ね巻



第3章■巻線形直流整流子モータ



■種類

巻線形直流整流子モータの現状／直巻、分巻、複巻、他励

■特性

巻線形直流整流子モータの基本特性／直流直巻モータの特性／直流分巻モータの特性／直流複巻モータの特性／直流他励モータの特性

■始動法

始動電流／抵抗始動法

■回転速度制御

回転速度を変化させる方法／抵抗制御法／界磁制御法／電圧制御法

■双方向駆動と制動

双方向駆動／電気的制動



第4章■永久磁石形直流整流子モータ



■特性

制御しやすい特性のモータ

■制御

各種制御法



第5章■その他の直流整流子モータ



■スロットレスモータ

電機子鉄心にスロットがない直流整流子モータ

■コアレスモータ

電機子コイルに鉄心のない直流整流子モータ／ラジアルギャップ形コアレスモータ／アキシャルギャップ形コアレスモータ



第6章■ブラシレスモータ



■回転原理

電子的に転流を行う永久磁石形直流モータ／磁気の吸引力と反発力によるトルク／ホール素子と駆動回路／ブラシレスモータと同期モータ／ブラシレスモータの特性と特徴

■種類と特徴

ブラシレスモータの種類／インナーロータ形ブラシレスモータ／アウターロータ形ブラシレスモータ／アキシャルギャップ形ブラシレスモータ

■極数、相数と駆動方法

回転子の極数／固定子の相数とコイル数／コイルの巻き方と駆動方法

■駆動波形とセンサレス駆動

駆動波形／センサレス駆動



第7章■交直両用モータ



■単相直巻整流子モータ

交流で使われる整流子形モータ／単相直巻整流子モータ





第3部◆交流で働くモータ



第1章■交流モータ



■種類と基本構造

交流モータの種類／交流モータの基本構造

■三相回転磁界

三相交流が作り出す回転磁界／極数／同期速度／デルタ結線とスター結線

■二相回転磁界

単相交流を工夫して作り出す回転磁界



第2章■三相誘導モータ



■回転原理

アラゴの円板／三相誘導モータの回転原理

■すべりと特性

すべり／トルク特性／その他の特性と特徴

■回転子

三相誘導モータの種類／かご形回転子／特殊かご形回転子／巻線形回転子

■固定子

固定子コイル／全節巻と短節巻／2極機と4極機

■始動法

始動電流と始動法／スターデルタ始動法（Y-Δ始動法）／リアクトル始動法＆一次抵抗始動法／コンドルファ始動法（始動補償器始動法）

■回転速度制御

回転速度を変化させる方法／一次電圧制御法／極数変換法／周波数制御法／二次抵抗制御法

■双方向駆動と制動

双方向駆動／電気的制動



第3章■単相誘導モータ



■回転原理と種類

単相誘導モータの回転原理／単相誘導モータの種類

■分相始動形単相誘導モータ

リアクタンスを利用して回転磁界を作る

■コンデンサモータ

コンデンサを利用して回転磁界を作る／コンデンサ始動形単相誘導モータ／コンデンサ運転形単相誘導モータ／コンデンサ始動コンデンサ運転形単相誘導モータ／リバーシブルモータ

■くま取りコイル形単相誘導モータ

誘導電流を利用して回転磁界を作る



第4章■同期モータ



■回転原理と種類

同期モータの回転原理／同期モータの種類と現状

■負荷角とトルク

負荷角／脱出トルク／同期引入トルク

■始動と制御

始動法／回転速度制御／双方向駆動と制動

■巻線形同期モータ

コイルが回転子の同期モータ／固定子と極数／回転子と始動／位相特性

■リラクタンス形同期モータ

リラクタンストルク／リラクタンス形同期モータの種類と現状

■永久磁石形同期モータ

永久磁石が回転子の同期モータ／位相特性／ブラシレスACモータ

■その他の同期モータ

ヒステリシス形同期モータ／インダクタ形同期モータ





第4部◆半導体制御とサーボモータ



第1章■直流モータの半導体制御

■直流チョッパ制御

スイッチングによる電圧制御／基本駆動回路／チョッパ制御とインダクタンス／降圧チョッパと昇圧チョッパ

■PWM制御とPAM制御

PWM制御／PAM制御

■交流入力直流出力電源

AC/DCコンバータ／静止レオナード方式



第2章■交流モータの半導体制御



■インバータ

スイッチングで交流を作り出す

■矩形波出力と疑似サイン波出力

矩形波出力／擬似サイン波出力

■ベクトル制御

電流を成分に分けて考える制御

■サイリスタ位相角制御

サイリスタによる交流電圧制御

■マトリックスコンバータ

交流を直接交流に変換する可変電圧可変周波数制御



第3章■制御とサーボモータ



■サーボモータ

きめ細かい制御に特化したモータ

■制御システム

オープンループ制御とクローズドループ制御／フィードバック制御とシーケンス制御／サーボ制御

■センサ

センサの種類／タコジェネレータ／レゾルバ／ロータリエンコーダ／ホール素子

■制御の実際

モータの制御／電圧比例制御／F/V制御／PLL制御



第5部◆駆動回路で動かされるモータ



■ステッピングモータ

■回転原理と種類

ステッピングモータの動作方法と種類／ステッピングモータの基本回転原理

■特性と特徴

ステッピングモータの特性／ステッピングモータの特徴

■永久磁石形ステッピングモータ

回転子が永久磁石のステッピングモータ／クローポール形ステッピングモータ

■可変リラクタンス形ステッピングモータ

回転子が突極鉄心のステッピングモータ／歯車状鉄心形ステッピングモータ／スイッチトリラクタンスモータ

■ハイブリッド形ステッピングモータ

PM形とVR形が複合されたステッピングモータ

■励磁方法

1相励磁と2相励磁／1－2相励磁／マイクロステップ駆動





第6部◆直線運動を生み出すモータ



■リニアモータ

■種類と特徴

リニアモータの種類／リニアモータの特徴

■リニア交流モータ

移動磁界／リニア誘導モータ／リニア同期モータ

■リニア直流モータ

電機子可動形リニア直流モータ／磁石可動形リニア直流モータ／コイル可動形リニア直流モータ

■リニアパルスモータ

リニアパルスモータの種類／永久磁石形リニアパルスモータ／可変リラクタンス形リニアパルスモータ／ハイブリッド形リニアパルスモータ



第7部◆モータの身近な活用例



第1章■交通

■電気鉄道

電車と電気機関車／鉄輪式リニアモータカー／浮上式リニアモータカー

■自動車

自動車用モータ／電気自動車／ハイブリッド自動車



第2章■家電製品

■家電製品

家庭生活を支えているモータ