資料紹介
１．目的
直流電動機の動作原理を学習し、機械的負荷を変えたときの回転数、トルク、入力電力などの変化を測定する。また、速度制御を容易に行なえることを学びとる。
２．原理
直流電動機は広範囲な速度範囲での運転を必要とする場合の駆動力源として、今日でも広く実用に供されている電動機であり、あらゆる種類の電動機の基本となる電動機である。ここでは、直流電動機の構造、回転力の発生、速度制御などの原理を説明する。
２．１構造
直流電動機は固定子(ステータ)、回転子(ロータ、電機子)、整流子とブラシで構成された構造物である。また、これらの材料は鉄と銅、カーボンと電気絶縁物などである。鉄は電動機のフレーム、軸、軸受けなどの構造部分の他、界磁鉄心と電機子鉄心として磁気的な部分に使われ、この部分が電動機としては本質的に重要な部分となる。銅は巻線(コイル)として、界磁鉄心の根元部分と回転子表面に作った溝の中に置かれ、電流の通路となる。整流子は銅片と絶縁物とを円筒の周辺に交互に配置したもので、回転子と同軸に回転し、ブラシとの接触により整流作用を実現する。
２．２回転力の発生
磁束密度B(T)の磁界中に、長さl(m)の電線にI(A)の電流を流す。このとき、電線には
(N) (1)
のローレンツ力が働く。このローレンツ力を利用して、効率の良い回転力を得るため、多くの工夫や試みが成され、今日の直流電動機の形に至った。図１に直流電動機の原理を説明する断面図を示す。回転軸を直角に切断した図である。直流電源によって界磁電流Ifを界磁コイルに流すことにより、鉄心(固定子と回転子)と2ヵ所の空隙を巡回する磁束Φを作る。この磁束が、ギャップの所に磁束密度Bの磁界を作る。また、直流電源によって回転子表面のコイルへ、ブラシと整流子片を通して、図示方向の電機子電流を流す。
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目的
直流電動機の動作原理を学習し、機械的負荷を変えたときの回転数、トルク、入力電力などの変化を測定する。また、速度制御を容易に行なえることを学びとる。
原理
直流電動機は広範囲な速度範囲での運転を必要とする場合の駆動力源として、今日でも広く実用に供されている電動機であり、あらゆる種類の電動機の基本となる電動機である。ここでは、直流電動機の構造、回転力の発生、速度制御などの原理を説明する。
図1.直流電動機の軸に直角断面モデル
２．１構造
直流電動機は固定子(ステータ)、回転子(ロータ、電機子)、整流子とブラシで構成された構造物である。また、これらの材料は鉄と銅、カーボンと電気絶縁物などである。鉄は電動機のフレーム、軸、軸受けなどの構造部分の他、界磁鉄心と電機子鉄心として磁気的な部分に使われ、この部分が電動機としては本質的に重要な部分となる。銅は巻線(コイル)として、界磁鉄心の根元部分と回転子表面に作った溝の中に置かれ、電流の通路となる。整流子は銅片と絶縁物とを円筒の周辺に交互に配置したもので、回転子と同軸に回転し、ブラシとの接触により整流作用を実現する。
２．２回転力の発生
磁束密度...
