原動機
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原動機（げんどうき、英語: prime mover）は、自然界に存在するさまざまなエネルギーを機械的な仕事（力学的エネルギー）に変換する機械・装置の総称。狭義にはタービンなどの仕事を発生する機械そのものを指すが、広義には蒸気原動機、動力プラントなどのシステム全体を指すこともある。
原動機の損失
原動機の損失は、入力エネルギーと出力仕事の差として定義される。主な損失として、仕事として回収しなかった損失（排気損失）、冷却による損失（冷却損失）、空気による抵抗（風損）、摩擦や補機などによる損失（機械損失）がある。これらの損失がない理想的な運転状態を考えたとき、電動機の効率は100%であるが、熱機関にはカルノーの原理による原理的な上限が存在する[1]。
原動機の分類
原動機には次のようなものがある。
| 大分類 | 中分類 | 名称 | エネルギー源 | 速度 | トルク | 出力制御 | 速度制御 | 始動時間 | 効率 | 体積 | 質量 | 整備 | その他 | 主な用途 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 流体機械 | （気体） | 風力原動機、風車 | 風力 | 中 | 低 | 不適 | 不適 | 短 | 良 | 大 | 大 | 中 | 風力発電 | |
| 空気モーター 空気エンジン | 空気圧 | 中-高 | 低 | 容易 | 容易 | 短 | 良 | 小 | 小 | 容易 | 防爆 | 制御機器・圧縮空気自動車 | ||
| （液体） | 水力タービン | 水力 | 低 | 高 | 容易 | 不適 | 短 | 良 | 大 | 大 | 煩雑 | 水力発電 | ||
| 水車 | 低 | 高 | 容易 | 不適 | 短 | 良 | 大 | 大 | 煩雑 | |||||
| 油圧シリンダ 油圧モーター | 油圧 | 低 | 高 | 容易 | 容易 | 短 | 良 | 中 | 中 | 煩雑 | 工作機械・制御機器・流体継手 | |||
| 熱機関 | 外燃機関 | 蒸気タービン | 燃焼ガス | 高 | 低 | 不適 | 不適 | 長 | 中 | 大 | 大 | 煩雑 | 燃料の選択の幅が広い。 | 汽力発電 |
| 蒸気機関 | 低 | 高 | 適 | 適 | 不良 | 大 | 大 | 煩雑 | 始動時のトルクが大きい。 | 蒸気機関車 | ||||
| スターリング機関 | 低 | 高 | 適 | 適 | 中 | 良 | 大 | 大 | 煩雑 | |||||
| 内燃機関 | 火花点火機関 オットー機関 | 中 | 中 | 適 | 適 | 中 | 中 | 中 | 中 | 煩雑 | 自動車・航空機 | |||
| 圧縮着火機関 ディーゼル機関 | 低 | 高 | 適 | 適 | 中 | 中 | 中-大 | 中-大 | 煩雑 | 貨物自動車・船舶・気動車 | ||||
| ガスタービン機関 | 高 | 低 | 不適 | 不適 | 中 | 中 | 中-大 | 中-大 | 煩雑 | 体積・質量あたり出力が大きい | 航空機・コンバインドサイクル発電 | |||
| 液体燃料ロケット | 高 | 適 | 適 | 中 | 中 | 大 | 大 | 極めて煩雑 | 体積・質量あたり出力が大きい | ロケット | ||||
| 固体燃料ロケット | 高 | 不適 | 不適 | 短 | 中 | 中-大 | 中-大 | 容易 | 体積・質量あたり出力が大きい | ロケット・ミサイル | ||||
| 電動機 | 整流子電動機 | 永久磁石界磁形整流子電動機 | 電力 | 中 | 高 | 適 | 適 | 短 | 良 | 小 | 小 | 容易 | 小型機器組み込み | |
| 電磁石界磁形整流子電動機 | 中 | 高 | 適 | 適 | 短 | 良 | 中 | 中 | 容易 | 簡単な回路で制御できる | 電車・電気機関車 | |||
| 交流整流子電動機 | 中 | 高 | 適 | 適 | 短 | 良 | 小 | 小 | 容易 | 簡単な回路で制御できる | 掃除機 | |||
| 誘導電動機 | 三相誘導電動機 | 中 | 中 | 可 | 可 | 短 | 良 | 中 | 中 | 容易 | ポンプ・圧縮機 | |||
| 単相誘導電動機 | 中 | 中 | 可 | 可 | 短 | 良 | 小 | 小 | 容易 | 家電・電動工具 | ||||
| 同期電動機 | 電磁石同期電動機 | 中 | 高 | 可 | 可 | 短 | 良 | 大 | 大 | 容易 | 大型機器 | |||
| 永久磁石同期電動機 | 中 | 高 | 可 | 可 | 短 | 良 | 小 | 小 | 容易 | 電気自動車・ハイブリッドカー |
脚注
- ↑ 松木英敏; 一ノ倉理 『電磁エネルギー変換工学』 朝倉書店、2010年、49頁。