0 日本電産グループサイト一覧 この記事では直流電動機の回転原理について説明しています。回転原理直流電動機の構造は下図のようになっています。(横から見た図)真ん中の電機子が回転する部分でその周りにある界磁コイルは電磁石で、磁界を発生させます。ブラシは電機子に電流を流すため E=pZ60aϕN=KϕNE=pZ60aϕN=KϕN　［VV］ EE ：誘導起電力 ［VV］aa ：並列回路数（重ね巻の場合は a=pa=p、波巻の場合は a=2a=2）pp ：磁極数ZZ ：電機子の全導体数ϕϕ ：1極あたりの磁束 ［WbWb］NN ：回転速度 ［min−1min−1］ T=PωT=Pω　［N⋅mN⋅m］ TT ：トルク ［N⋅mN⋅m］ωω ：角速度 ［rad/srad/s］PP ：出力 ［WW］ 2-1-3 DCモータの回転速度と逆起電力 2-1-4 鉄心溝のあるDCモータ 2-1-5 鉄心溝のあるDCモータの回転原理 2-1-6 鉄心溝のあるDCモータの回転原理まとめ 2-2 ブラシレスDCモータ 2-2-1 ブラシレスDCモータとは 2-2-2 ブラシレスDCモータの endstream endobj startxref 1.0.1 モーター駆動電源の違い【直流電源と交流電源で何が違うのか】; 1.0.2 DCとACの電源は一般的にどんなもの？; 1.1 dcモーターとacモーターの特性; 1.2 回転速度及びトルク特性に対するdcモーターとacモーターの「性格」 %%EOF Nidec Group Search

モーターが停止しているとき、明らかに、逆起電力 b したがって、始動時の電機子電流は次のように与えられます。ある = E / R ある。実際のDC機器では、電機子抵抗基本的に非常に低く、一般に約0.5Ωです。そのため、起動時に電機子 この記事の目次 1 DCモーターとACモーターの違い 1.0.1 モーター駆動電源の違い【直流電源と交流電源で何が違うのか】 1.0.2 DCとACの電源は一般的にどんなもの？ 1.1 DCモーターとACモーターの特性 1.2 回転速度及びトルク特性に対するDCモーターとACモーターの「性格」 h�b```�DV�C� ce`a�P�R�pb�`C�C��,/?�>0Y|RP�����a384��ڗ�D3,�pzOÆ�- Y�X�s�q'7D*��qMohlP 電験三種（第三種電気主任技術者試験）「機械」の直流機の問題を解くための重要な公式についてまとめています。電験三種「機械」の試験勉強に活用してみてください。試験直前の最終チェックにも活用できると思いますよ。 図7.整流子を考慮に入れないときの起電力図8.整流子を考慮に入れた起電力 　まず図7を見ると，起電力が半回転するごとに正負逆転しており，一方向に定まった起電力ではない．これでは直流ではなくむしろ交流である．そこで直流機では，整流子を使って半周回転（2極の場合）ごとに接続の極性を反転させ，常に一つの方向に起電力が発生させるように工夫していたのだった．そのことを思い出せば，図7で示した起電力のグラフは，図8のように変更されることがわかる．つまり，整流子の効果によって図7の交流の起電力を常に一定の方向に（ここでは正の符号に）折り返したようなグラフが，実際の直流機で発揮される起電力のグラフになると言える．　すなわち，式（2）の起電力の結果は整流子の効果を考慮すると，下記の（3）の形に書き換えられるだろう．　これにて図1で示したもっとも単純な直流機における誘導起電力を計算することができた．　しかしこの結果は回転角度\(\theta\)ににおいて導体に発生する瞬間的な起電力である．一方で我々が必要としている起電力は，この時間平均だろう．つまり，下記の図9における\(\overline{E}\)を計算する必要がある．図9.瞬間的な起電力と平均起電力 　ここで，横軸は\(\theta\)から時間\(t\)に変更した．定速で回転している分にはこの置き換えにより横方向のスケールが変わるだけでである．求めたいのは時間平均だが，計算しやすいのは\(\theta\)上での平均であろう．定速で回転していれば両者の平均は同じなので，今回は\(\theta\)上で式（3）の平均を計算してみる．　回転角度\(\theta\)の依存性が消えて，定数になった．このように起電力を時間について平均化した定数として扱っていい理由としては，寄生インダクタなどによる急峻な電圧変動を平滑化するような電気的状況も挙げることができるが，何よりも重要なイメージとしては，以下の図10のような状況があるだろう．図10.分布的に導体数が増えた直流機の誘導起電力 　このように分布的に導体の本数が増えた場合は，少しずつ位相のずれた起電力を足し合わせることで全体として起電力変動が少ない直流機を構成することができる．この場合は，電流を流す導体1本当たり，式（4）で示した値の半分の起電力が寄与していると言える．（式（4）は導体2本分の結果）　ここで，式（4）は磁束密度\(B\)を用いて表しているが，この磁束密度\(B\)は回転位置\(\theta\)の関数であり，本来\(B(\theta)\)と表されるべきものであろう．そしてこの関数\(B(\theta)\)の詳細がわからないと，式（4）の値も分からないということになり大変不便である．よって，トルクの計算のときにも同じ議論をしたが，一般的には磁極1つ当たりの磁束\(\Phi\)で起電力を表すということをする．式（4）の積分を，磁束密度\(B(\theta)\)として計算しなおすことにより磁束\(\Phi\)で表してみよう． 　これで磁束密度\(B\)が回転角度\(\theta\)に依存していようとも，1極当たりの磁束\(\Phi\)で起電力を表すことができた．これが，図1に記したもっとも単純な直流機の起電力の最終的な答えである．上記の2行目から3行目への積分は，1/4周分の導体の軌跡で作られる面上における磁束密度の面積分となるので，積分部分の値は，1極当たりの磁束\(\Phi\)の丁度半分になる．これにより，磁束密度分布によらず，1極当たりの磁束\(\Phi\)で起電力を表すことができた．図1は導体が2本あったので，導体1本当たりの起電力\(\overline{E_1}\)は下記のように表すことができる． 　ここまでで直流機の誘導起電力の基本的説明は終了である．トルク計算とかなり共通のイメージが湧いたのではないだろうか．実際にはトルクの解析と同様，並列回路数や総導体数，極数などにより，上記に示した起電力の結果は勿論変化する．ただし，使う物理法則と解析のアプローチは常に上記の説明と共通である．    この項の内容に関する，より詳細で完全な解説は，Copyright © 2017 EnergyChord. この記事の目次. 日本電産グループ各社の取り扱う製品を用途、仕様・性能、キーワードから検索できます。トルク定数Kこれにはモータの発電作用が関係してきます。この実験から、DCモータには今度はこの電圧の向きは、e＝BLRω ……（2.6）ω：回転速度［rad/s］　R：回転半径［m］つまり、逆起電力は回転速度ωに比例します。実際のDCモータの場合には、すべてのコイルに作用する逆起電力が合算されて端子間に現れます。これはやはり回転速度に比例するので逆起電力定数Ke ＝ Ke：ここではモータ端子に現れる発生電圧（逆起電力）［V］Kω：回転速度［rad/s］この関係を実際のモータで計測してみると実は、逆起電力定数Kコイル巻数をNとすると、発生電圧eと逆起電力定数Ke ＝ 2RNBLω ＝ Kここで、（2.7）式に（2.4）式のKKとなります。DCモータにおいてKそれは、簡単にいえばモータとは、電気－機械間の双方向エネルギー変換器であるという意味なのです。そして、エネルギー変換を「電気→機械」の方向で見たのがフレミング左手の法則で、その変換係数がKこのように、K発電作用は、モータに電流が流れて回転しているときにも発生しています。その様子を見るため、入力は正弦波の半分のはずなのに、モータ端子間電圧を観察すると発電作用が、モータ内部でどのような働きをしているかを表したのが、ここで、外部電圧が高くなるとどうなるでしょう。この順序で、新しい安定状態になるまで回転速度が高まります。つぎに、電圧が一定の状態で、外部負荷が増えたらどうでしょう。今度は、モータが前より低い速度で安定します。DCモータには、という性質があります。つまり、いままで別のものと考えていた左手の法則と右手の法則による作用がモータの中に同時に存在し、この両者が釣り合ってモータの回転速度が決まっていたのです。DCモータの回転速度とトルクの関係をグラフに表すと供給電圧が一定の時、DCモータの特性は、このグラフのように右肩下がりの直線になります。直線の左上端では無負荷時の角速度、右下端では起動時のトルクがわかります。また、供給電圧が高くなると直線は右上に平行移動し、電圧が低くなると左下に平行移動します。先ほどDCモータには、電流に比例してトルクが増える性質があることを知りました。今度は、電圧を高めると回転速度が上昇する性質があることがわかりました。これは、制御にとって極めて都合の良い性質です。もう一つ注目したい性質として、DCモータはT＝Kこれは、誘導モータやステッピングモータにはない、DCモータとブラシレスDCモータだけが持つ性質です。これらのモータがサーボ制御に用いられるのは、停止位置を保持できる性質があるからです。＜一口コラム＞ N－T特性回転速度の単位を［rpm］にして、トルクとの関係を示した特性をN－T特性と呼ぶことがあります。これまで説明した、鉄心のないモータにもっとも近い実用モータが、コアレスモータは、名前が示すように、ロータ（回転子）に鉄心を使わず、樹脂で固めたコイルをロータにしたモータです。その例をコアレスモータには、コイルを平板状にしたタイプもあります。このモータは、プリント基板を作るのと同じ製法で作られたことから、プリントモータと呼ばれています。ロータに鉄を用いないと、次のような多くの利点がでます。欠点もあります。コアレスモータは、大量かつ安価な供給を求められるDCモータの主流になりにくく、小型機器、計測機器あるいは精密制御用のモータに使用されてきました。しかし、近年は小さなモータという長所を活かして携帯電話のコアレスモータではありませんが、円筒状の鉄心にコイルを巻き付けたモータもあります。このモータは、通常のDCモータと比べ、鉄心に溝がないのでスロットレスモータと呼ばれます。スロットレスモータはコイルと共に、鉄心も回転しますが、動作原理はコアレスモータとほぼ同じです。スロットレスモータは、ブラシレスDCモータが登場するまで、高性能制御用モータとして用いられました。 1443 0 obj <>/Filter/FlateDecode/ID[<2A8B116DB8BC1C418C675EB55D726F2C><8F5F94D67A3FE0468449E18DFCD606F9>]/Index[1435 19]/Info 1434 0 R/Length 64/Prev 2169393/Root 1436 0 R/Size 1454/Type/XRef/W[1 3 1]>>stream

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