三相モーターの巻線について

Question

三相モーターの固定子コイル巻線についてある本に、「定格電圧をn倍に変更する場合、巻数をｎ倍、銅線の断面積を１/n倍にすればよい。」と書いてありました。では、５０Hzから６０Hz、もしくはその反対に変更したい場合は、巻数及び線径はどう変更すればいいのでしょうか？電気初心者なので、どなたか解り易くご教示お願いします。

Answer

失礼とは思いますが回答１さんの意見に疑問があります

確かに日本は５０Hz地域と、６０Hz地域がありモーターの在庫を合理化するために、共用可能な設計で市販されていますが、この答えがベストではありません

５０Hz専用で設計をすると市販の電動機の設計とは少し異なった結果になります
６０Hzも同じです

質問者がどのような立場なのかはわかりませんが、電動機を購入して使用する立場なら、回答１さんのアドバイスが正解になります

実際に電動機を作る立場なら
５０Hzから６０Hzに変更する場合には巻数は５／６に、線の断面積を５／６にします
但し、見本にした電動機が５０Hｚ専用であることが前提です

実際にはこの程度の知識では電動機は出来ません
市販されている銅線のサイズを選定して、最適な設計をすることになります
また、負荷時の発熱、放熱、鉄心の放熱、効率の最適化など、１冊の専門書がかけるくらいの情報とノウハウがあります

スロットの隙間は当然処置する必要があります

５０Hz専用の電動機を６０Hzで使用する場合に
巻き直しは必須条件ではありません
効率が少し下がりますが充分実用になります

心配ならテストベンチを持っている公的機関に依頼して
負荷試験をして確認すればわかります
５０Hzと６０Hzの違いはこの程度のものです
ですから共用の電動機が出来るわけです

Answer

回答（１）
　日本国内仕様モータの場合、通常は５０Ｈｚ／６０Ｈｚ共用の仕様になって
いますから、巻数を変更する必要はありません。

回答（２）：周波数変更の一般論
　周波数を変更するということは、回転数が変化することを意味します。
?定格トルクが変わらないように仕様変更したいのであれば、周波数に従って
定格出力も変化することになります。
?周波数を変更したときに、定格出力を一定に保ちたいのであれば、回転数
の上昇に伴いトルクが減少することになります。

上記の例でご理解頂けると思いますが、周波数変更に際してはモータの定格
をすべて変更前と同様に保ったまま周波数のみを変更することはできません。
従って、どの定格（特性）を保つようにして巻線仕様を変更するか、何らかの
条件を与える必要が生じます。

仮に、磁束密度を一定とすることを条件とすれば、５０Hzから６０Hzに変更
する場合、巻数を50/60＝83.3%に減らせばいいことになります。線径はそのま
までもいいのですが、断面積を60/50＝1.2倍に拡大することができます。

＞それから定格電圧n倍なら巻数n倍、断面積１/ｎ倍
　教科書的には合っています。

巻数を決める基本は、磁束密度を一定にするという考え方です。
　Ｖ＝－Ｎ×ｄΦ／ｄｔ＝－Ｎ×ｄＡＢ／ｄｔ
　　　ここで、Ｖは巻線に発生する電圧
　　　　　　　Ｎは巻数
　　　　　　　Φは磁束
　　　　　　　Ａは磁路の断面積　
　　　　　　　Ｂは磁束密度
（磁束Φは、磁路の断面積Ａと磁束密度Ｂの積で表せます）
　時間微分ｄ／ｄｔの形で書いてあるところは、
　周波数ｆを使って２πｆに置き換えて考えることができます。
　単純化した結論は、
　　　Ｎ ＝ Ｃ×Ｖ／ｆ　　です。　　ここでＣは定数です。

上記は、あくまで「初級教科書」の内容です。

実際に巻き直しをするには、巻線の機械的強度や耐電圧などを十分に確保
する必要がありますので、これだけの知識で巻き直しは行わないでください。

三相モーターの巻線について