2極モーターと4極モーターの比較：より深く掘り下げた平易な英語ガイド

2極モーターと4極モーターのどちらを選ぶかは簡単そうに聞こえる。そうではありません。極数によって速度が決まります。速度は、トルク、騒音、ベアリング、駆動するポンプやファン、そしてエネルギー代に影響します。以下は、あなたが行動できる、人間的で実用的な方法です。

• 簡単な収穫：
  • 2極≒高速、同馬力で低トルク。
  • 4極≒半分の速度、同じ馬力でおよそ2倍の軸トルク。
  • 負荷が決める。ファンやグラインダーは2極を好むことが多い。ポンプ、コンベヤー、コンプレッサーは4極を好むことが多い。

2極モーターと4極モーターの違い

極数はモーターの同期速度を設定します。この単純な経験則を使ってください：

• 同期速度（rpm）＝120×ライン周波数（Hz）÷極数。
• 北米（60 Hz）：2極≈3600 rpm、4極≈1800 rpm。実際の誘導モータは、スリップのために同期速度より少し遅く動作するため、カタログ定格は～3450 rpm（2極）および～1750～1775 rpm（4極）付近に記載されています。 

日常用語で言えば、ポールが少ない→シャフトが速い、ポールが多い→シャフトが遅い。この1つの選択が、他のすべてに連鎖する。

• スピードによって何が変わるのか？
  • 同じ馬力に対するトルク：トルク＝5252×HP÷回転数（ft-lb）。回転数を半分にすると、シャフトでのトルクはおよそ2倍になります。 
  • 騒音と振動：回転数が高いほどファンノイズが大きく、ローターバランスに注意する必要がある。メーカーの騒音表では通常、同じフレームでは4極より2極の方が騒音レベルが高い。 
  • ポンプとファン：速度が速くなると、流量は～直線的に増加し、圧力は～速度²、パワーは～速度³になる（親和力の法則）。2極は、より多くの空気／水を押し出すことができますが、速度を上昇させれば、より多くの電力を必要とすることもあります。 
  • 効率への期待：現代の効率規則（EUのエコデザインなど）は、2極と4極の設計の両方を高いIEクラスに押し上げているため、「2極の方が常に効率が良い」「4極の方が常に効率が良い」というのは安全な主張ではありません。 

2極および4極モーター

極」とは、ステーターが作り出す磁気の「南北ペア」の数だと考えてください。2極＝1ペア、4極＝2ペア。だから、4極のフィールドは "ゆっくり "回転し、シャフト速度もそれに従う。

2極モーターとは何ですか？

2極誘導モーターは、ステーターの周りに北と南の磁気を1つずつ作る。60 Hzの場合、同期速度は3600 rpm（50 Hz → 3000 rpm）である。実際の定格回転数は、スリップのためもう少し低くなります（多くの場合、～3400～3500 rpm）。コンパクトで高回転の仕事には、これが最適だ。

• 典型的な使用例：
  • 小型・中型のファン／ブロワーで、より小さなフレームでよりスピードを出したい場合。
  • 高速ポンプ（適切なインペラ付き）。
  • グラインダー、遠心分離機、高速シャフトを必要とする工作機械。

2極モーターについて知っておくべきこと

• 長所だ：
  • 小型パッケージで高速ベース。
  • 一定のフレームサイズでより高いパワー密度を実現。
  • 定格が小さいほど力率が高いことが多い。
• 要注意だ：
  • 同じHPでシャフトトルクが低い（回転数が高いため）。
  • 冷却ファンからの空力ノイズが増え、バランスに気を配る必要がある。
  • ポンプの場合、回転数を上げると必要なNPSHが上昇し、コントロールしなければ、カーブの急でパワーを必要とする部分に移動する可能性がある。 

4極モーターとは何ですか？

4極の誘導モータが南北に2組ある。60 Hzでの同期速度は1800 rpm（50 Hz → 1500 rpm）。カタログでは、定格回転数は～1750～1775 rpm付近が一般的。速度とトルクと滑らかさを引き換えにしている。

• 典型的な使用例：
  • 容積式ポンプ、コンプレッサー、コンベヤー。
  • 多くのHVACファンや、より低速でより大きなトルクを好む一般産業用ドライブ。
  • より静かな運転とベアリングの長寿命が重要な用途。

4極モーターについて知っておくべきこと

• 長所だ：
  • 同じHPでより高いシャフトトルク。
  • 一般的に、より静かで、機械的に寛容である。
  • 回転数が低いため、ベアリングに負担がかからないことが多い。
• 要注意だ：
  • フレームシリーズによっては、同じ馬力でもより大きく、より重い。
  • 本当に高速回転が必要な場合は、ギアボックスかVFDでベース回転数を上げる必要がある。

基本的な比較にはない深み

トルク対速度を説明する簡単な数学

同じ馬力でも、速度が下がればトルクは上がる：

• 例：10 HPモーター
  • 2極（≒3450rpm）：T ≒ 5252 × 10 ÷ 3450 ≒ 15.2 ft-lb.
  • 4極（≈1750 rpm）：T ≒ 5252 × 10 ÷ 1750 ≒ 30.0 ft-lb.つまり、4極は同じ定格HPで、半分の回転数で約2倍のトルクを発揮する。これが、シャフトで「より強く」感じられる理由です。 ²

ポンプ、ファン、そしてエネルギー使用の現実

可変トルク負荷（ファンや遠心ポンプなど）を倍速にする場合：

• フロー～ダブルス
• 圧力/ヘッド～4倍。
• 電力は8倍になる。これが、適切な制御なしにポンプを駆動する2極がエネルギー使用量を急増させる理由です。また、ポンプに必要なNPSHが上昇し、システムがそれを供給できない場合、キャビテーションが発生する可能性があります。VFDで速度を管理し、セットポイントを調整することで、2極と4極の両方のセットアップが非常に効率的になります。 

騒音と振動

通常、回転数が高いほどファンノイズが大きくなり、機械的共振にぶつかる危険性が高くなります。一般的に公表されているモーター騒音表では、同じフレームで2極モーターは4極モーターより数dB大きくなっています。騒音に敏感な現場であれば、これは重要なことです。より良いファン、防音エンクロージャー、または4極の選択でそれを和らげることができます。 

ベアリングと寿命

ベアリングの寿命（時間）は、回転数が上昇するにつれて低下する（他の条件はすべて同じ）。基本的なISO 281の寿命関係は、回転数を回転数で割って運転時間に換算します。これが、4極ドライブのベアリングの温度が低く、オーバーホールの間隔が長い理由の1つです。潤滑の質と負荷は依然として支配的ですが、回転数は計算上重要です。 

VFD、"インバーター・デューティー"、そしてどの極数がより効果的か？

2極と4極のどちらのモータも、モータがそれ用に作られていればVFDを愛用します。銘板またはデータシートに記載されている「Inverter Duty」またはNEMA MG 1 Part 31準拠を確認してください。これらのモータは、高速電圧エッジと長いリード線に対応するために、絶縁と多くの場合ベアリング保護が施されています。フルトルクで超低速回転を行わなければならない場合は、外部冷却またはTEBCモータを検討してください。 

効率」について：噂ではなくラベルを確認すること

規制により、全体的に高効率化が余儀なくされている。EUでは2023年7月1日以降、75～200kWの2極、4極、6極モータの多くがIE4に適合しなければなりません。北米では、2極と4極の両方で「NEMAプレミアム」準拠が見られます。結論：極数が効率を決めるとは考えないでください。銘板と試験データを比較してください。 

表形式での2極と4極の比較

実用的な選択チェックリスト

購入前にこれらの簡単なチェックを行ってください：

• 被駆動機器が実際に求める回転数は？
• 発進時の低速トルクは重要か？
• 人やセンサーの近くでの騒音制限や振動に関する懸念はありますか？
• ポンプ／ファンについて、速度が変動した場合、流量／ヘッド／パワーはどうなるのか？
• モータの定格はNEMA MG 1 Part 31の「インバータ負荷」ですか？リード線の長さは？ベアリング保護は？
• 実際の銘板で効率を比較する（同じHP、同じ電圧、同じ筐体）。

ボーナス：小さなFAQ

• 4極は2極より「より多くの仕事」をするのか？いいえ、馬力は仕事率です。同じ馬力でも、一方はトルクが大きくても回転が遅く、もう一方はトルクが小さくても回転が速い。負荷が必要とするものに合わせて、ギアリングやVFDを使用します。 
• 2極モーターは常に音が大きいのか？しばしばですが、常にというわけではありません。フレーム、ファン、筐体、取り付けも重要です。騒音レベルが重要な場合は、騒音データを確認してください。 
• どちらのタイプが常に効率的ですか？いいえ、効率は特定の設計とレーティングに依存します。最新の規則では、どちらも高いレベルに押し上げられています。必ずデータシートで確認してください。