モータの種類と特徴を数式なしで勉強する入門書「よくわかるモーター」がわかりやすくておススメ!

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モーターについて、

  • 基本的な原理を学びたい
  • モーターの種類を体系的に学びたい

初学者が読むのに最適な書籍でした。

「よくわかるモーター」

モーター専門のメーカーである日本サーボ株式会社が監修した本書。

私がモーターに関する勉強をするために最初に読んだ本です。この本を最初に読んで正解でした。

どんなモーターが世の中に存在するのか?

モータの種類が全体的によくわかりました。

2006年に出版されたこちらの本。私が読んだのは2020年。14年ほど前の書籍ですがモーターの基本構造、原理について学ぶ分には全く問題なしです。

モータの基本原理は今も変わらないからです。

モータの種類と特徴を数式なしで勉強できたのが「よくわかるモーター」

電子工作の趣味でモーターを使う人であっても、

仕事でモーターを制御するエンジニアであっても、

モータのユーザであればせいぜい数種類のモータしか使うことはないかもしれません。

例えば、DCブラシレスモータとか、ステッピングモータとか。

本書で紹介されているモータの中のほんの一部しかご自身では関わらないと思います。

でも、どのモーターであっても基本的な動作原理は、ベースとなる考え方は同じであることがよくわかりました。なので、本書を一通り全部読んで、自分が取り扱う以外のモーターの説明も読んでおくと頭の中が非常に整理されます。

以下は、具体的に本書で勉強になった箇所を3つだけ記載します。

モータの基本的原理

ページ23ページ

コイルに電流を流すと両端にN極とS極が発生。

ロータのN極と永久磁石のN極が反発し合い、モータが回転する。

そこまでは、中学校の教科書とかにも書いてあるような説明。

私が、なるほど、そういうことかー!

と知ったのが、

モータを動かし続けるために、コイルに流す電流を一旦止めるということ。

電流を止めて、その後、最初とは反対の方向に通電をする。

そういう動作によって、モータが回り続けることができる。

モータって、起動時に1回電流を流したら、ずっとそのまま勝手に回ってくれるもんだとイメージしていました。本書を読んで、正しい動作イメージを理解できました。

キーワードは、ロータ(回転子、電機子)。そして、ローターの回転をさせるのがステータ(固定子)。

この用語は、本書の中で何回も出てきます。モータの基本的な部品。

本書のいいところは、ロータという用語だけなく、回転子とか電機子など、業界で使われる専門用語の別名もちゃんと記載してくれていることです。

モータに関連する用語を覚える上で非常に助かります。

また、本書の下側には用語解説が書いてあります。

見開き1ページに1つ用語をピックアップして説明をしてくれています。

入門にぴったりの書籍です。

PID制御

53ページ

モータ関連の書籍をAmazonで調べていると、

PID 制御というキーワードがよく出てきます。

PID制御ってなんだろう?

よくわからないなってもやもやしていましたが、

本書で概要が理解できました。

  • Pは比例 Proportional
  • Iは積分 Integral
  • Dは微分 Differential

比例制御は、移動させたい目標値と実際の回転数の差に比例して制御する。

でも、これだけでは目標値ぴったりに制御できず、残った偏差(残存偏差)が発生する。

なので、残存偏差がなくすために、残存偏差を累積して積分して制御量を決める。

これが、PI制御。

また、瞬間的な負荷が発生して目標値まで大きな差分が出た場合はどうするか?すばやく目標値に到達させるために微分制御をおこなう。

ここまで考慮して制御することをPID制御という。

本書の53ページを読むことで、用語の意味が理解できました。

エアコンのインバータ制御

126ページ。

トピック的な内容として、インバーターとコンバーターという説明が書いてありました。

インバーターエアコンって何のこと?

聞いたことあるけど、どういう制御のことかを知りませんでした。

インバータエアコンの場合、エアコンの電源が入ったままの状態で一定の温度に保つ調整をする制御方法。

一方で、インバーターが未搭載のエアコンの場合、エアコンの設定温度に到達した時に、一旦エアコンの電源を切る。そして、また目標値(設定温度)から温度が離れたら電源をオンにして制御する。

常にエアコンの電源を入れた状態で制御をするインバータ制御方式の方が、消費電流(消費電力)の節約ができるようです。

なるほど。エアコンのような身近な製品の仕組みも本書「よくわかるモーター」で知ることができました。

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まとめ

「よくわかるモーター」は、

DC モーター、AC モーター。

そして、リニアモーターとか超音波モータとか、比較的新しく開発されたモーターも含めて広く浅く紹介されています。

基本的には、モータは、ステータとコイルがあって、磁気を発生させて動いている。

モータは、磁石の引き付ける力と反発する力を利用しても動いている(23ページ)

ことを理解できます。

難しい計算式は出てこないので、

モータとはどんな動きをするか?

を初学者が感覚的に掴むのに最適な本でした。

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