同期電動機
相差角(トルク角)とは、界磁が発生する無負荷誘導起電力と、電機子電圧の位相差δのことである。同期電動機のトルクはsin(δ)に比例して大きくなり、δ=90度の時に理論的な最大トルクとなる(円筒機の場合。突極機の場合は異なる)。また、電機子電圧の周波数に同期して回転しているため、出力はトルクに比例する。負荷のトルクが大きくなりすぎると「同期外れ(脱調)」のため停止する。この時のトルクを「脱出トルク」といい、相差角にして50 - 70度の範囲にある。
出力軸の回転周波数は、交流電源周波数と極数で決定される。 同期電動機の固定子には交流電磁石が内蔵されており、電流の入力に合わせて回転する磁界を形成する。 永久磁石や電磁石を備えたローターは、ステーターの磁界と同じ速度で回転する。 同期モータのなかでも、ロータとステータの両方に独立して励磁される多相交流電磁石が使われている場合、二重給電と呼ばれる。
小型の同期モーターは、家電製品のタイマー、テープレコーダー、精密なサーボ機構など、モーターが正確な速度で動作する必要がある用途に使用される。 同期電動機には、数センチ角の小型のものから大型で高出力の産業用のものまである。 電車の主電動機や電気自動車やハイブリッドカーなどでも使用されている。
同期電動機と並んで交流モーターの中でよく使われる電動機としては誘導電動機がある。 同期モーターは電源周波数によって出力軸の回転周波数が決まるのに対して、誘導モーターは滑りが発生するため出力軸の回転周波数が電源周波数よりもわずかに遅くなる。