〔機械015〕直流電動機について

〔機械015〕直流電動機について

直流電動機は名前の通り、直流で駆動する電動機のことです。
磁界中の導線に電流を流すと、フレミングの左手の法則より導線が力を受けます。
この力で導線が効率よく回転できるようにしたものが直流電動機です。

1.回転原理

コイルの両端を、スリップリング(\displaystyle \rm S_1\displaystyle \rm S_2)という金属環とブラシ(\displaystyle \rm B_1\displaystyle \rm B_2)を用いて電源に接続すれば、コイルに生じる力は、同じ方向にコイルを回転させようとします。

2.直流電動機のトルク

直流電動機のトルク\displaystyle Tは、磁束\displaystyle \phi〔Wb〕と電機子電流\displaystyle I_a〔A〕に比例します。
この比例定数を\displaystyle k_1とすると、トルク\displaystyle Tは次の式で表されます。

\displaystyle T = k_1 \phi I_a〔N・m〕

また、この比例定数\displaystyle k_1は、極数を\displaystyle p、導体数を\displaystyle z、電機子巻線の並列回路数を\displaystyle aとすると、次のように表されます。

\displaystyle k_1 = \frac{pz}{2 \pi a}

これも一緒に覚えておきましょう。

3.直流電動機の逆起電力

直流電動機に電圧を加えたとき、電流が流れる方向と反対向きの逆起電力が発生します。
逆起電力\displaystyle E〔V〕の大きさを求める式は、発電機のときと同様です。
磁束\displaystyle \phi〔Wb〕と回転速度\displaystyle N\displaystyle \rm min^{-1}〕に比例し、比例定数を\displaystyle k_2とすると、\displaystyle Eは次のように表すことができます。

\displaystyle E = k_2 \phi N〔V〕

また、比例定数\displaystyle k_2は次のように表されます。

\displaystyle k_2 = \frac{pz}{60a}

また、下図のように回路図で考えると、

\displaystyle E = V - I_a r_a〔V〕

と表すこともできます。

どちらも重要ですので、しっかり覚えておきましょう。

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