ACモーター

ACモーターは、交流(AC)によって駆動される電気モーターです。AC モーターは、一般的に 2 つの基本部品で構成されます。1 つは、回転磁界を生成するために交流電流が供給されるコイルを備えた外側のステータ、もう 1 つは出力シャフトに取り付けられて 2 番目の回転磁界を生成する内側のローターです。ローターの磁界は、永久磁石、磁気抵抗の突極性、または DC または AC の電気巻線によって生成されます。

あまり一般的ではありませんが、ACリニア モーターは回転モーターと同様の原理で動作しますが、固定部分と可動部分が直線構成で配置されているため、回転ではなく直線運動が発生します。

AC モーターの主な 2 つのタイプは、誘導モーターと同期モーターです。誘導モーター(または非同期モーター) は、常に、固定子の回転磁界と回転子シャフトの速度のわずかな速度差 (スリップと呼ばれる) を利用して、回転子の AC 巻線に回転子電流を誘導します。その結果、誘導モーターは、誘導 (またはスリップ) が無関係になるか存在しなくなる同期速度付近ではトルクを生成できません。対照的に、同期モーターは動作にスリップ誘導に依存せず、永久磁石、突極 (突出した磁極を持つ)、または独立して励起される回転子巻線を使用します。同期モーターは、正確に同期速度で定格トルクを生成します。ブラシレス巻線ローター二重給電同期モーター システムには、電流のスリップ誘導の原理に依存しない独立して励起される回転子巻線があります。ブラシレス巻線ローター二重給電モーターは、正確に電源周波数またはその倍数で機能できる 同期モーターです。

その他のタイプのモーターには、渦電流モーターや、速度が電圧と巻線接続に依存する AC および DC 機械的整流機などがあります。

交流技術は、マイケル・ファラデーとジョセフ・ヘンリーが1830年から1831年にかけて、変化する磁場が回路に電流を誘導できることを発見したことに端を発しています。この発見はファラデーが最初に発表したため、ファラデーが功績を認められることも多いです。^[1]

1832年、フランスの計器製作者イポリット・ピクシーは、最初の交流発電機を設計・製作し、交流電流の原型を作った。それは、2つの巻線コイルの上を通過する回転する馬蹄形磁石で構成されていた。^[2]

交流は長距離の高電圧送電に有利であることから、19世紀後半には米国や欧州で実用的な交流モーターの開発を目指す発明家が数多くいた。^[3]回転磁界を最初に考案したのはウォルター・ベイリーで、彼は1879年6月28日、ロンドン物理学会で、電池で動く整流子付きの多相モーターの実用的なデモを行った。[ 4 ]^ベイリーの装置とほぼ同じ装置について説明したフランスの電気技師マルセル・デプレは、回転磁界の原理とそれを生み出す2相交流電流システムの原理を特定した論文を1880年に発表した。^[5]実際にデモが行われることはなかったが、その設計には欠陥があり、2つの電流のうち1つは「機械自体が供給する」ものだった。^[4] 1886年、英国の技師エリヒュー・トムソンは、誘導反発原理と彼の電力計を拡張して交流モーターを製作した。^[6] 1887年、アメリカの発明家チャールズ・シェンク・ブラッドリーは、4本の線を使った2相交流電力伝送の特許を初めて取得しました。^[要出典]

「整流子のない」交流誘導モーターは、ガリレオ・フェラーリスとニコラ・テスラによって独立して発明されたようです。フェラーリスは1885年に単相誘導モーターの動作モデルを実証し、テスラは1887年に実用的な2相誘導モーターを製作し、1888年にアメリカ電気学会で実証しました^{[7] [8] [9]}（ただし、テスラは回転磁界を1882年に考案したと主張しています）。^[10] 1888年、フェラーリスはトリノの王立科学アカデミーで研究を発表し、モーターの動作の基礎を詳しく説明しました。^[11]同年、テスラは独自のモーターに対して米国特許を取得しました。^[12]フェラーリスの実験を基に、ミハイル・ドリヴォ＝ドブロヴォルスキーは1890年に最初の三相誘導電動機を発表しました。これはヨーロッパとアメリカで使用される原型となった、はるかに高性能な設計でした。 ^{[13] [14] [15]}彼はまた、最初の三相発電機と変圧器を発明し、1891年にそれらを組み合わせて最初の完全な三相交流システムを開発しました。^{[16]三相電動機の設計はスイスの技術者}チャールズ・ユージン・ランスロット・ブラウンによっても研究され、^[13]他の三相交流システムはドイツの技術者フリードリヒ・アウグスト・ハーゼルヴァンダーとスウェーデンの技術者ヨナス・ヴェンストロームによって開発されました。^[17]

かご型モーターのローターが真の同期速度で回転すると、ローター上の任意の場所におけるローターの磁束は変化せず、かご内に電流は発生しません。このため、通常のかご型モーターは同期速度よりも数十RPM遅い速度で回転します。回転磁界 (または同等の脈動磁界) は実質的にローターよりも速く回転するため、ローターの表面を滑り抜けると言えます。同期速度と実際の速度の差は滑りと呼ばれ、モーターに負荷をかけると、モーターがわずかに減速するため滑りの量が増加します。負荷がない場合でも、内部の機械的損失により滑りはゼロになりません。

AC モーターの速度は、主に AC 電源の周波数と固定子巻線の極数によって決まり、次の関係に従います。

${\displaystyle N_{s}=120F/p}$

どこ

N _s = 同期速度（毎分回転数）

F = AC電源周波数（サイクル/秒）

p = 相巻線あたりの極数

定数 120 は、1 分あたり 60 秒の変換と、各位相に 2 つの極が必要であることを組み合わせた結果です。

誘導モーターの実際の RPM は、計算された同期速度よりも、生成されるトルクに応じて増加するスリップと呼ばれる量だけ低くなります。負荷がない場合、速度は同期に非常に近くなります。負荷がかかっている場合、標準モーターのスリップは 2～3% で、特殊なモーターは最大 7% のスリップになることがあります。また、トルク モーターと呼ばれるモーターのクラスは、100% スリップ (0 RPM/フル ストール) で動作するように定格設定されています。

AC モーターのスリップは次のように計算されます。

${\displaystyle S=(N_{s}-N_{r})/N_{s}}$

どこ

N _r = 回転速度（毎分回転数）。

S = 正規化スリップ、0 ～ 1。

たとえば、60 Hz で動作する一般的な 4 極モーターは、定格定格が全負荷で 1725 RPM であるのに対し、計算上の速度は 1800 RPM です。このタイプのモーターの速度は、従来、モーター内にコイルまたは極のセットを追加してオン/オフを切り替えることで磁場の回転速度を変更することで変更されてきました。しかし、パワー エレクトロニクスの進歩により、電源の周波数を変更してモーターの速度をよりスムーズに制御できるようになりました。

この種のローターは誘導レギュレータの基本的なハードウェアであり、回転磁場を純粋に電気的（電気機械的ではない）アプリケーションとして 使用する例外です。

最も一般的な AC モーターは、ほとんどすべての家庭用および軽工業用の交流モーターに見られるかご型ローターを使用しています。かご型とは、ペット用の回転運動ケージのことです。モーターの名前は、ローターの「巻線」の形状に由来しています。巻線は、ローターの両端にあるリングで、バーがローターの長さに沿ってリングを接続しています。通常は、ローターの鉄のラミネートの間に鋳造アルミニウムまたは銅を流し込み、通常はエンド リングのみが目に見えるようになっています。ローター電流の大部分は、抵抗が高く通常はワニス塗りのラミネートではなく、バーを流れます。バーとエンド リングでは、非常に高い電流で非常に低い電圧になるのが一般的です。高効率モーターでは、ローターの抵抗を減らすために鋳造銅が使用されることがよくあります。

動作中、かご型モーターは回転する二次側を持つ変圧器とみなすことができます。ローターが磁場と同期して回転していない場合は、大きなローター電流が誘導されます。大きなローター電流はローターを磁化し、ステーターの磁場と相互作用して、ローターをステーターの磁場とほぼ同期させます。定格無負荷速度で無負荷のかご型モーターは、摩擦と抵抗の損失に対抗してローター速度を維持するためにのみ電力を消費します。機械的負荷が増加すると、電気的負荷も増加します。電気的負荷は本質的に機械的負荷に関連しています。これは、一次側の電気的負荷が二次側の電気的負荷に関連している変圧器に似ています。

このため、かご型送風機モーターは始動時に家庭の照明を暗くすることがありますが、ファンベルト (したがって機械的負荷) が取り除かれると始動時に照明は暗くなりません。さらに、停止したかご型モーター (過負荷またはシャフトの詰まり) は、始動しようとするときに回路抵抗によってのみ制限される電流を消費します。他の何かが電流を制限する (または完全に遮断する) のでない限り、過熱して巻線絶縁体が破壊される可能性が高くなります。

事実上すべての洗濯機、食器洗い機、独立型扇風機、レコードプレーヤーなどは、何らかの形のかご型モーターを使用しています。^[要出典]

可変速度が必要な場合、巻線ローターと呼ばれる代替設計が使用されます。この場合、ローターの極数はステーターと同じで、巻線はワイヤーで作られ、シャフトのスリップ リングに接続されます。カーボン ブラシは、スリップ リングを可変抵抗器などのコントローラーに接続し、モーターのスリップ レートを変更できます。一部の高出力可変速度巻線ローター ドライブでは、スリップ周波数エネルギーが捕捉され、整流されて、インバーターを介して電源に戻されます。双方向制御電力の場合、巻線ローターはエネルギー変換プロセスに積極的に関与し、巻線ローターの二重給電構成では電力密度が 2 倍になります。

かご形ロータと比較すると、巻線形ロータモータは高価で、スリップリングやブラシのメンテナンスが必要ですが、小型パワーエレクトロニクス機器が登場する以前は可変速制御の標準形式でした。現在では、可変周波数駆動のトランジスタインバータが速度制御に使用できるようになり、巻線形ロータモータは一般的ではなくなりました。

多相モーターの始動には、いくつかの方法が用いられます。大きな突入電流と高い始動トルクが許容される場合、端子に全線間電圧を印加することにより、モーターを線路をまたいで始動できます (ダイレクトオンライン、DOL)。始動突入電流を制限する必要がある場合 (モーターが電源の短絡容量に比べて大きい場合)、直列インダクタ、オートトランス、サイリスタ、またはその他のデバイスを使用して、モーターを低電圧で始動します。スターデルタ (YΔ) 始動が時々用いられます。この始動では、モーターのコイルは、最初は負荷を加速するためにスター構成で接続され、負荷が速度に達するとデルタ構成に切り替わります。この方法は、北米よりもヨーロッパで一般的です。トランジスタ駆動装置は、モーターと負荷の始動特性に応じて、印加電圧を直接変えることができます。

このタイプのモーターは、機関車などの牽引用途で一般的になりつつあり、非同期牽引モーターとして知られています^[要出典]。

一般的な 2 相 AC サーボ モーターには、かご型ローターと 2 つの巻線からなる磁界があります。

1. 定電圧（AC）主巻線。
2. 回転磁界を生成するために、主巻線と直交（90 度位相がずれている）する制御電圧（AC）巻線。位相を反転すると、モーターが逆回転します。

AC サーボ アンプ (線形電力増幅器) は、制御巻線に電力を供給します。回転子の電気抵抗は意図的に高く設定されており、速度とトルクの曲線がほぼ線形になります。2 相サーボ モーターは、本質的に高速、低トルクのデバイスであり、負荷を駆動するために大幅に減速されています。

単相モーターには、多相モーターのような固有の回転磁界がありません。磁界は極対間で交互に変化し (極性が反転)、反対方向に回転する 2 つの磁界として考えることができます。ローターを特定の方向に動かす二次磁界が必要です。始動後、交互のステーター磁界はローターと相対的に回転します。一般的に使用される方法はいくつかあります。

一般的な単相モーターは、くま取り磁極モーターで、電気ファン、小型ポンプ、小型家電製品など、始動トルクが低いデバイスで使用されます。このモーターでは、小さな単巻銅製の「くま取りコイル」が移動磁場を生成します。各極の一部は銅製のコイルまたはストラップで囲まれており、ストラップの誘導電流がコイルを通る磁束の変化に対抗します。これにより、くま取りコイルを通過する磁束に時間差が生じ、最大磁場強度が各サイクルで極面全体でより高くなります。これにより、ローターとそれに取り付けられた負荷の両方を回転させるのに十分な低レベルの回転磁場が生成されます。ローターが速度を上げると、主磁場が回転するローターに対して回転するため、トルクが最大レベルまで増加します。

数十年前に Barber-Colman 社がリバーシブルな隈取り磁極モーターを製作しました。このモーターには単一の磁場コイルと 2 つの主磁極があり、それぞれが半分に分かれて 2 組の磁極を形成していました。これらの 4 つの「半磁極」のそれぞれにコイルが取り付けられ、対角線上にある半磁極のコイルは 1 組の端子に接続されていました。各組の 1 つの端子は共通であるため、必要な端子は全部で 3 つだけでした。

端子が開いている状態ではモーターは始動しません。共通端子を 1 つに接続するとモーターは一方向に回転し、共通端子をもう 1 つに接続するとモーターは反対方向に回転します。これらのモーターは産業用および科学用機器で使用されていました。

信号機や広告照明のコントローラーには、珍しい、速度調整可能で低トルクのシェードポールモーターが使われていました。ポール面は平行で比較的接近しており、円盤がポール面の中央に配置されていました。これは、ワット時電力計の円盤に似ています。各ポール面は分割されており、片側にシェードコイルがあり、向かい合う部分にはシェードコイルがありました。

コイルに交流電流を流すと、磁極間の隙間に磁場が発生します。ステータコアの平面はディスク上の仮想円にほぼ接線方向にあるため、移動する磁場がディスクを引き寄せて回転させます。

ステーターはピボットに取り付けられており、希望の速度に合わせて位置を調整し、所定の位置に固定できます。極をディスクの中心に近づけると回転速度が速くなり、端に近づくと回転速度が遅くなります。^[要出典]

もう一つの一般的な単相交流モータは分相誘導モータ^[18]で、エアコンや衣類乾燥機などの大型家電製品によく使用されます。くま取り極モータと比較すると、これらのモータははるかに大きな始動トルクを提供します。

分相モーターには、主巻線に対して 90 度の電気角で、常に主巻線の両極のちょうど真ん中に位置し、一連の電気接点によって主巻線に接続された二次始動巻線があります。この巻線のコイルは、主巻線よりも細いワイヤを少ない回数で巻いているため、インダクタンスが低く、抵抗が高くなります。巻線の位置によって、主巻線の磁束と始動巻線の磁束の間に小さな位相シフトが生じ、ローターが回転します。モーターの速度が負荷の慣性を克服するのに十分になると、遠心スイッチまたは電気リレーによって接点が自動的に開きます。回転方向は、主巻線と始動回路の接続によって決まります。モーターが固定回転を必要とする用途では、始動回路の一端が主巻線に恒久的に接続され、接点が他端で接続されます。

コンデンサ始動モーターは、始動巻線と直列に挿入された始動モーターコンデンサを備えた分相誘導モーターであり、分相モーターとシャドウポールモーターの両方よりも大きな位相シフト（したがって、はるかに大きな始動トルク）を生成するLC回路を作成します。このモーターには、モーターが始動するとコンデンサを切断する遠心スイッチがあります。このモーターは高い始動トルクを提供します。 ^{[19] [20] [21]}コンデンサ始動、コンデンサ運転モーターには、モーターを始動するためのものと運転するためのものの2つの独立したコンデンサがあり、始動コンデンサを切断するための遠心スイッチ、またはモーターの補助巻線と並列に接続された逆起電力リレーがあります。このモーターは高い始動トルクと高効率を提供します。^[19]

抵抗始動モーターは、始動巻線と直列にスターターが挿入され、リアクタンスを生成する分相誘導モーターです。この追加されたスターターは、始動と初期の回転方向を補助します。始動巻線は主に細いワイヤーで巻数が少なく作られているため、抵抗が高く誘導性が低くなっています。主巻線は太いワイヤーで巻数が多く作られているため、抵抗が低く誘導性が高くなっています。^{[22] [23] [24]}

もう一つのバリエーションは、永久分割コンデンサ（またはPSC）モータです。^[25]コンデンサランモータとしても知られるこのタイプのモータは、高電圧定格の非極性コンデンサを使用して、ラン巻線とスタート巻線の間に電気位相シフトを生成します。PSCモータは、ヨーロッパや世界の多くの地域で主流の分割相モータですが、北米では、可変トルクアプリケーション（ブロワー、ファン、ポンプなど）や可変速度が求められるその他の場合に最も頻繁に使用されています。

比較的低い静電容量と比較的高い定格電圧を持つコンデンサが始動巻線と直列に接続され、運転サイクル全体にわたって回路内に留まります。^[25]他のスプリットフェーズモーターと同様に、主巻線はより小さな始動巻線とともに使用され、回転は主巻線と始動回路の接続を逆にするか、始動巻線が常にコンデンサに接続された状態で主巻線の極性を切り替えることによって変更されます。ただし、重要な違いがあります。速度に敏感な遠心スイッチを使用する場合、他のスプリットフェーズモーターはフルスピードで、またはそれに非常に近い速度で動作する必要があります。PSCモーターは、モーターの電気速度よりもはるかに低い速度で広範囲で動作できます。また、モーターを頻繁に逆転させる必要がある自動ドアオープナーなどのアプリケーションでは、メカニズムを使用するために、始動巻線との接触が再確立される前に、モーターがほぼ停止するまで減速する必要があります。PSCモーターのコンデンサへの「永続的な」接続は、回転の変更が瞬時であることを意味します。

三相モータは、共通の2つの巻線を作り、3番目の巻線をコンデンサを介して始動巻線として接続することで、PSCモータに変換できます。ただし、未使用の巻線があるため、同等の単相モータよりも定格電力を少なくとも50％大きくする必要があります。^[26]

3 相モーターのローター コイルへの接続がスリップ リング上に取り出され、別のフィールド電流が供給されて連続磁場が生成されると (またはローターが永久磁石で構成されている場合)、ローターは多相電源によって生成される回転磁場と同期して回転するため、同期モーターと呼ばれます。別の同期モーター システムには、ブラシレス巻線ローター二重給電同期モーター システムがあり、独立して励起されるローター多相 AC 巻線セットを備えており、同期速度を超えるとスリップ誘導が発生する可能性がありますが、すべての同期モーターと同様に、トルク生成にスリップ誘導は使用されません。

同期モーターはオルタネーターとしても使用できます。

現代の同期モーターは、ソリッドステート可変周波数ドライブによって駆動されることが多い。これにより、大型同期モーターの巨大なローターを始動する際の問題が大幅に軽減される。また、共通のローターを共有するかご型巻線を使用して誘導モーターとして始動することも可能。モーターが同期速度に達すると、かご型巻線に電流が誘導されないため、負荷の変化に応じてモーターの速度を安定させる以外は、モーターの同期動作にほとんど影響がない。

同期モーターは牽引モーターとして使用されることがあります。TGV はそのような使用の最もよく知られた例かもしれません。

現在、電気自動車には膨大な数の三相同期モーターが搭載されている^[要出典]。これらにはネオジムなどの希土類永久磁石が使われている。

このタイプのモーターの用途の 1 つは、力率補正方式での使用です。これらは同期コンデンサーと呼ばれます。これは、ローターが過剰に励起されているときに機械が進み力率で電力を消費するという機械の特性を利用します。したがって、電源からはコンデンサーのように見え、誘導負荷によって電源に通常提示される遅れ力率を補正するために使用できます。励起は、ほぼ 1 の力率が得られるまで調整されます (多くの場合自動的に行われます)。この目的で使用される機械は、シャフト延長部がないため簡単に識別できます。同期モーターは、力率が誘導モーターよりもはるかに優れているため、いずれにしても高く評価されており、非常に高い電力を必要とする用途に適しています。

最も大きな交流モーターの中には、同期モーターとして作動し、高所の貯水池に水を汲み上げ、同じ機械を使って後で発電するために使用する揚水式水力発電機があります。米国バージニア州のバス郡揚水発電所には、500メガワットの発電機が6台設置されています。揚水時には、各ユニットは642,800馬力（479.3メガワット）を生産できます。^[27]

小型の単相 AC モーターは、磁化されたローターを使用して設計することもできます (またはそのアイデアのいくつかのバリエーションについては、以下の「ヒステリシス同期モーター」を参照してください)。

従来のかご型ロータに平面研磨を施して突極を作り、磁気抵抗を増大させると、従来どおり始動し、同期運転しますが、同期速度ではわずかなトルクしか提供できません。これは、磁気抵抗モータとして知られています。

慣性により、停止状態から同期速度までローターを瞬時に加速することが難しいため、これらのモーターを始動するには通常、何らかの特別な機能が必要です。ローターを同期速度に近づけるためのかご型構造を含むものもあります。その他のさまざまな設計では、小型の誘導モーター (同期モーターと同じフィールド コイルとローターを共有する場合があります) または一方向メカニズムを備えた非常に軽量のローター (ローターが「順方向」に始動することを保証するため) を使用します。後者の場合、AC 電源を適用すると、前後に無秩序な (または一見無秩序に見える) ジャンプ運動が発生します。このようなモーターは常に始動しますが、逆転防止メカニズムがないため、回転方向は予測できません。ハモンド オルガンの音源は、比較的最近まで、自己始動しない同期モーターを使用しており、補助的な従来型のくま取り極始動モーターを備えていました。スプリング式の補助手動始動スイッチが、この 2 番目のモーターに数秒間電力を接続しました。

これらのモーターは比較的高価で、正確な速度 (正確な周波数の AC 電源を想定) と低フラッター (速度の高周波変動) での回転が不可欠な場合に使用されます。用途には、テープ レコーダーのキャプスタン ドライブ (モーター シャフトがキャプスタンになる場合があります)、および水晶制御の出現以前は、映画用カメラとレコーダーがありました。これらのモーターの特徴は、その回転子です。回転子は磁性合金の滑らかな円筒で、磁化されたままですが、かなり簡単に消磁でき、極を新しい場所に再磁化することもできます。ヒステリシスとは、金属内の磁束が外部磁化力より遅れる程度を指します。たとえば、このような材料を消磁するには、材料を最初に磁化した磁界とは反対の極性の磁化場を適用します。これらのモーターには、コンデンサ駆動のかご形誘導モーターの固定子と同様の固定子があります。起動時に滑りが十分に減少すると、固定子の磁界によって回転子が磁化され、極は所定の位置に留まります。すると、モーターは、ローターが永久磁石であるかのように同期速度で回転します。停止して再起動すると、極は異なる場所に形成される可能性があります。特定の設計では、同期速度でのトルクは比較的控えめで、モーターは同期速度以下で動作できます。簡単に言えば、磁界が磁束より遅れているということです。

ユニバーサル モーターは、AC または DC 電源で動作できる設計です。ユニバーサル モーターでは、ブラシ付き DC モーターのステーターとローターの両方が巻かれ、外部電源から供給されます。トルクはローター電流とステーター電流の積の関数であるため、ローターとステーターの両方の電流を逆にしても回転は逆転しません。ユニバーサル モーターは、周波数がステーター巻線の誘導リアクタンスと渦電流損失が問題になるほど高くない限り、AC でも DC でも動作できます。ユニバーサル モーターのステーターの巻数は比較的少なく、インダクタンスが最小限に抑えられるため、ほぼすべてのユニバーサル モーターは直列巻です。ユニバーサル モーターはコンパクトで、始動トルクが高く、可変抵抗器やPWMチョッパーなどの比較的簡単な制御で広範囲にわたって速度を変えることができます。誘導モーターと比較すると、ユニバーサル モーターにはブラシと整流子に固有の欠点があります。つまり、比較的高いレベルの電気ノイズと音響ノイズ、低い信頼性、およびより頻繁なメンテナンスの必要性です。

ユニバーサル モーターは、小型家電製品や手動電動工具に広く使用されています。1970 年代まで、ユニバーサル モーターは電気牽引(電気、ディーゼル電気鉄道および道路車両を含む) の主流でした。多くの牽引電力ネットワークでは、損失とリアクタンスに関する前述の問題を克服するために、16.7 Hz や 25 Hz などの特殊な低周波数が今でも使用されています。ユニバーサル トラクション モーターは今でも広く使用されていますが、現代のパワー半導体デバイスによって可能になった可変周波数駆動を備えた多相 AC 誘導モーターや永久磁石モーターにますます取って代わられています。

反発モーターは、巻線ローターの単相交流モーターで、誘導モーターの一種です。反発モーターでは、アーマチュアブラシはユニバーサルモーターのように界磁と直列に接続されるのではなく、互いに短絡されます。変圧器の作用により、ステーターはローターに電流を誘導し、他のモーターのように吸引するのではなく反発によってトルクを生成します。反発モーターにはいくつかの種類が製造されていますが、反発始動誘導始動(RS-IR) モーターが最もよく使用されています。RS-IR モーターには、整流子のすべてのセグメントを短絡する遠心スイッチがあり、モーターが最高速度に近づくと誘導モーターとして動作します。これらのモーターの中には、電源電圧調整によってブラシを持ち上げて接触から外すものもあります。反発モーターは、適切なモーター始動コンデンサが利用可能になる前に開発されたため、2005 年現在、反発モーターはほとんど販売されていません。

速度の安定性が重要な場合、一部の AC モーター (一部の Papst モーターなど) では、慣性と冷却を最適化するために、ステーターが内側に、ローターが外側に配置されています。

円錐ローター ブレーキ モーターには、ブレーキが円錐スライド ローターの不可欠な部分として組み込まれています。モーターが停止しているとき、スプリングがスライド ローターに作用し、ブレーキ リングをモーターのブレーキ キャップに押し付けて、ローターを静止状態に保持します。モーターに通電すると、その磁場によって軸方向と半径方向の両方の成分が生成されます。軸方向の成分はスプリングの力を克服してブレーキを解除し、半径方向の成分によってローターが回転します。追加のブレーキ制御は必要ありません。

円錐ローター ブレーキ モーターは、始動トルクが高く慣性が低いため、50 年以上前に発明、設計、導入されて以来、高サイクルのダイナミック ドライブのアプリケーションで求められる要件に最適であることが実証されています。このタイプのモーター構成は、1963 年に米国で初めて導入されました。

単速または 2 速モーターは、ギア モーター システムのギアボックスに結合するために設計されています。円錐形ローター ブレーキ モーターは、マイクロ スピード ドライブに電力を供給するためにも使用されます。

このタイプのモーターは、天井クレーンやホイストにも使用されています。マイクロスピードユニットは、2 つのモーターと中間ギア減速機を組み合わせたものです。これらは、極めて高い機械的位置決め精度と高いサイクル能力が求められる用途に使用されます。マイクロスピードユニットは、高速用の「メイン」円錐ローター ブレーキ モーターと、低速または位置決め速度用の「マイクロ」円錐ローター ブレーキ モーターを組み合わせたものです。中間ギアボックスにより、さまざまな比率が可能になり、異なる速度のモーターを組み合わせて、高速と低速の間で高い比率を生み出すことができます。

電子整流 (EC) モーターは、機械的な整流子やブラシではなく、電子整流システムを備えた直流(DC) 電力で駆動する電気モーターです。BLDC モーターの電流とトルク、および周波数と速度の関係は直線的です。モーター コイルは DC で駆動されますが、ケース内では AC から 電力を整流できます。

これらは、ローターの速度がメーターを通過する電力に正確に比例するようにローターを遅らせる永久磁石を備えた 2 相誘導モーターです。ローターはアルミニウム合金のディスクで、そこに誘導される電流はステーターからの磁場と反応します。

分相電力量計には、ディスクに面した 3 つのコイルを備えたステータがあります。磁気回路は、透磁率の高い鉄の C 字型コアによって完成します。ディスクの上にある「電圧」コイルは電源と並列です。コイルの多数の巻きは高いインダクタンス/抵抗比 (Q) を持つため、電流と磁場は印加電圧の時間積分となり、90 度遅れます。この磁場はディスクを垂直に通過し、磁場を中心とするディスクの平面に円形の渦電流を誘導します。これらの誘導電流は磁場の時間微分に比例し、90 度進みます。これにより、渦電流は電圧コイルに印加される電圧と同位相になります。これは、抵抗負荷を持つ変圧器の二次側に誘導される電流が一次側に印加される電圧と同位相であるのと同じです。

渦電流は、ディスクの下の 2 つの「電流」コイルの磁極片の真上を通過します。各コイルには、負荷インピーダンスに比べて誘導リアクタンスが小さい太いワイヤが数回巻かれています。これらのコイルは電源を負荷に接続し、負荷電流と同位相の磁場を生成します。この磁場は、一方の電流コイルの磁極からディスクを垂直に通過し、ディスクを通り抜けてもう一方の電流コイルの磁極まで戻り、最初の電流コイルに戻る磁気回路が完成します。これらの磁場がディスクを横切ると、電圧コイルによってディスクに誘導された渦電流を通過し、ディスクに対して両方に相互に垂直なローレンツ力が発生します。電力が負荷に流れていると仮定すると、左側の電流コイルからの磁束がディスクを上向きに横切り、渦電流がディスクの中心に向かって放射状に流れ、（右手の法則により）ディスクの前面を右に駆動するトルクが発生します。同様に、磁束はディスクを通って右の電流コイルまで下降し、そこで渦電流がディスクの中心から放射状に流れ、再びディスクの前面を右に動かすトルクを生成します。AC 極性が反転すると、ディスク内の渦電流と電流コイルからの磁束の方向が両方とも変化しますが、トルクの方向は変わりません。

したがって、トルクは瞬時線間電圧と瞬時負荷電流の積に比例し、力率を自動的に補正します。ディスクは永久磁石によって制動されるため、速度はトルクに比例し、ディスクは機械的に実電力を統合します。メーターの機械式ダイヤルは、ディスクの回転と負荷に供給される総正味エネルギーを読み取ります。(負荷がグリッドに電力を供給する場合、ラチェットで阻止されない限り、ディスクは逆回転するため、正味の計測が可能になります。)

分割相電力量計では、電圧コイルは 2 つの「ホット」(ライン) 端子 (北米では 240 V ^{[引用が必要]} ) の間に接続され、2 つの別々の電流コイルは対応するライン端子と負荷端子の間に接続されます。ライン間負荷とライン間負荷の組み合わせを正しく処理するために、システムのニュートラルへの接続は必要ありません。ライン間負荷は、両方の電流コイルを介して同じ電流を消費し、ライン間負荷が 1 つの電流コイルのみを介して同じ電流を消費する場合の 2 倍の速度でメーターを回転させ、ライン間負荷によって消費される電力をライン間負荷の 2 倍として正しく記録します。

同じ設計の他のバリエーションは、多相（三相など）電力に使用されます。

代表的なものは、ステータ構造を取り囲む多極中空円筒形磁石 (内部極) を備えた低トルク同期モータです。アルミニウム カップが磁石を支えています。ステータには、シャフトと同軸の 1 つのコイルがあります。コイルの両端には、端に長方形の歯が付いた 1 組の円形プレートがあり、シャフトと平行になるように形成されています。これらがステータ極です。1 組のディスクのうちの 1 つはコイルの磁束を直接分配し、もう 1 つは共通のくま取りコイルを通過した磁束を受け取ります。極は非常に狭く、コイルの一方の端から伸びる極の間には、もう一方の端から伸びる同一の極があります。全体として、これにより、くま取りなしとくま取りが交互に繰り返される 4 つの極のシーケンスが作成され、円周方向の移動磁界が生成され、ローターの磁極がこれに急速に同期します。一部のステッピング モータも同様の構造を備えています。

• シルバヌス・フィリップス・トンプソン: 多相電流と交流モーター
• マーティン・ドッペルバウアー教授（工学博士）：電気モーターの発明、カールスルーエ工科大学（KIT）
• ガリレオ・フェラーリス - 「三相電流の父」 - 電気技術会議、フランクフルト 1891 年、多相電気モーターを発明したのは誰か?

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