電動機

電動機

電動機は日常生活で幅広く使われています。様々なタイプを知っておきましょう。

物理

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シーン

電流と磁場の 間の相互作用

  • 導線
  • 磁束線 - 磁場の構造を説明するために使われている仮想的な線。これらの線の密集は磁界誘導の大きさ、方向は誘導された電気の方向を示す。

すべての電動機電流磁気効果を利用して作動します。
電流がワイヤーを通じて流れると、ワイヤーの周りに磁場が発生します。磁場は永久磁石に他の永久磁石のように作用しますが、この磁場は調節可能です。
発生された磁場の強さはワイヤーの中で流れている電気の強度とワイヤーからの距離によりますが、方向電流が流れている方向と関連しています。

輪状のワイヤー

  • 導線
  • 磁束線 - 磁場の構造を説明するために使われている仮想的な線。これらの線の密集は磁界誘導の大きさ、方向は誘導された電気の方向を示す。

電磁石と なるコイル

  • 導線 - 磁界の強度はワイヤーに流れている電気の強さを調節することによって制御できる。
  • 磁束線 - 導線に形成されたループの中に集中されるので、ここの磁界が強くなる。
  • 鉄心 - 磁界の強度はコイルのコアを構成する物質によって変わる。

電気に形成された磁場はワイヤーを輪状にすることによって強くなります。その理由とは、磁束線は輪状になったワイヤーの中心に集中します。輪状になったワイヤーの数を増やし、コイルを作り、そしてコイルの中に鉄からできた棒(鉄心)を置くと、磁場がさらに強くなります。このように作ったコイルは電磁石といいます。これは全ての電動機に含まれています。

誘導

  • コイル
  • 動く磁石
  • 電流計

電流磁場を発生するだけではなく、磁場も電流を誘導することができます。この現象は電磁誘導と言います。

電流を誘導するには変わる磁場が必要です。コイルの周囲にある磁場が変わると、コイルの中で電圧誘導され、電流が発生します。この電流も磁場を発生し、二つの磁場が相互作用します。

直流電動機

  • 磁石
  • コイル - 金属製のコイルに電気を流すと、コイルの周りに磁場が発生する。この磁場は磁石のように機能し、固定子の永久磁石に配列しようとする。
  • 電流転換器 - 交換子は直流電動機の回転子とともに回転している。ブラシを通じて流れる電気は回転子のコイルに伝達される。最も単純な直流電動機において、二つの極があるので、交換子は二つの部分で構成されている。交換子は回転すると、電気の極は半回転に一回交換することにちなんで名づけられた。
  • ブラシ - 電流が交換子に流れ、その後はブラシを通じてコイルの方に流れる。ブラシは一般的に炭素からできている。
  • 鉄心 - 鉄心の役割はコイルに発生させた磁場の強化です。
  • 絶縁体

電動機は主に二つのタイプに分類されています:直流電動機交流電動機があります。

直流電動機バッテリー、あるいは外部電源に提供される電気で動きます。最も単純な直流電動機において、固定子永久磁石であり、回転子電磁石であるコイルです。

回転しているコイルには炭素ブラシ交換子を通じて電気が流れます。コイルに電気を流すと、コイルが磁化され、永久磁石の方に向こうとします。しかし、正しい方向に配置できる前交換子の中の電流の極性が交換されます。これによって、コイル反対極の方に回転し続けます。

回転子には複数のコイルが含まれることによって、交換子複数の極があり、作動がより安定しています。

直流電動機の弱点とは、時間が経つの炭素ブラシが古くなり交換する必要があり、そして炭素の粒子短絡の原因となります。その上、直流電動機は騒音を出します。

同期交流電動機

  • 回転子 - 回転子の永久磁石は固定子の回転している磁場を追いかける。
  • 固定子 - 固定子のコイルは回転する磁場を誘導する。
  • 制御電子回路 - コイルの間の位相差を作る。
  • 交流電流

電動機の他のタイプは同期電動機非同期電動機を含む交流電動機です。

同期電動機において、固定子のコイル周期的に方向が変わる交流を流します。このような電気は電気の幹線から取るか、あるいは電子的に発生します。固定子のコイルの中の交流が同じ位相で変わっていない場合は、回転する磁場が発生します。位相差コンデンサ、あるいはより複雑な電子機器の使用により調節されます。多くの場合は、回転子永久磁石がありますが、外部から直流を流せるコイルが含まれていることもあります。回転子の磁石固定子の磁場の回転追いかけ回転し続けます。

同期電動機は流されている電気の周波数によって決められている速度でしか動けません。同期電動機は負荷時に動くと、回転子は固定子の回転している磁場に追い付かなくなるが、同期速度が相変わらず同じです。同期電動機は流れてくる電気の周波数に適しているアイドル回転数でしか動けません。負荷を極端に増やす同期性がなくなり、電動機が止まることがあります。

これらの電動機は自動スタート可能ではなく、起動させる必要があります。多くの同期電動機は同期速度に達するとき、同期モードに切り替わります。

自動車を駆動するとき、同期電動機に流れる電気の周波数自動車の速度に応じて調節されます。現在の電気自動車において、交流は直流から電子回路によって発生されるので、使用者にとって直流電動機です。このタイプの電動機はブラシレス直流電動機、あるいはBLDCモーター(英語のbrushless DC motorの略)と呼ばれています。

回転子が永久磁石である同期電動機利点はブラシ付きの直流電動機と異なって、中にはブラシがないので、取り替える必要がある部品、あるいは炭素の粒子がないことです。その上、作動の効率が良く、騒音が発生しません。

非同期交流電動機

  • 回転子 - 単純な金属製の円筒の場合もある。中には変換している磁場の影響により電気が誘導される。
  • 固定子 - 固定子のコイルは回転する磁場を誘導する。
  • 制御電子回路 - コイルの間の位相差を作る。

非同期電動機の作動の原理は誘導の現象に基づくので、誘導電動機とも呼ばれているます。

非同期電動機も回転子と固定子で構成されています。固定子複数のコイルからなり、中に交流が流れています。回転子金属の円筒でもありますが、一般的に短絡できるコイルです。このコイルを短絡すると、外部から電気が流れません。

作動の原理が以下のようです:

1.交流固定子のコイル位相が異なるので、コルの周りに回転している磁場を発生します。

2.この回転している磁場は回転子の中に電気を誘導します。

3.誘導された電気回転子の周りに新たな磁場を発生します。

4.二つの磁場は相互作用を起こし、回転子は外部の磁場と配列しようとします。しかし、磁場は回転しているので、回転子はそれを追いかけられず常に回転するようになります。

回転している磁場は固定子のコイルに流れる電気は異なる位相になるときだけ発生します。電動機を駆動するため多相電力が使われる場合は、固定子のコイルは異なる位相になるためにワイヤーが巻かれます。電動機は単相電力に駆動すると、外部コイルの位相シフトコンデンサ、あるいはより複雑な電子機器によって調節されます。

非同期電動機は負荷時に止まることがないので、作動が同期電動機より単純です。

リニアモーター

  • 固定子 - 永久磁石を含む。
  • 回転子 - コイルを含む。
  • センサー

交流電動機の両方のタイプには線型バージョンも存在しています:線型誘導モーター(LIM)と線型同期モーター(LSM)。これらのモーターの作動の結果は回転運動ではなく直線移動です。

作動の原理回転子固定子は直線に位置することを除いて回転しているモーターと殆ど一致しています。その以外の違いは移動している部分には一般的に磁石や磁化される部品ではなくコイルが含まれています。

線型誘導モーターには動いているコイル多相交流を流すことによって、直線に動く磁場が発生します。これは固定されている金属の柵電気を誘導し、その磁場はコイルを含むモーターの動いている部分を遠ざけています。

線型同期モーターの場合は、レール磁石が配列し、動いている部分に流れている交流は移動に応じて、次の磁石に達するまで位相を変換する必要があります。これにはセンサー制御電子回路は不可欠です。

ステッピング モーター

  • 回転子 - 単純な金属製の円筒の場合もある。中には変換している磁場の影響により電気が誘導される。
  • 固定子 - 固定子のコイルは回転する磁場を誘導する。
  • 制御電子回路 - コイルの間の位相差を作る。

ステッピング・モーター一定の電量の影響により、電動機がどのくらいの角度で回転すると知っておく必要がある装置にとても便利です。

ロボットの腕写真式複写機印刷機の部品もこのタイプのモーターに動かされます。ステッピング・モーター回転子永久磁石を含み、固定子電磁石からできています。固定子の電磁石に、決められた角度を得るために必要な電量制御電子回路から流されます。

回転子に設置されている永久磁石と固定子にある電磁石の数多ければ多いほど、ステップの数が増やされるので、より正確に角度を合わせることができます。

モーターをより正確に調節できるため、回転子の磁石固定子の電磁石の鉄心にを作ります。その上、コイルに流す制御電流を厳密に変えながらもっと調節できるようになります。

ナレーション

電動機は日常生活において幅広く使われています。様々なタイプがありますが、どれも電気の磁気効果利用しています。

ワイヤーの中で電気が流れると、ワイヤーの周りに磁場が誘導されます。発生した磁場の強度はワイヤーの流れる電気の強さとワイヤーからの距離によります。

電気に発生された磁場はワイヤーでコイルを形成することによって強まることができます。このように作ったコイルは電磁石といいます。これは全ての電動機に含まれています。電磁石の強さ極の位置は中に流れる電気によって調節できます。

電流が磁場を発生するだけではなく、磁場も電流誘導することができます。この現象は電磁誘導と言います。
電流を誘導するには変わる磁場が必要です。コイルの周囲にある磁場が変わると、コイルの中で電圧が誘導され、電流が発生します。この電気も磁場を発生し、二つの磁場が相互作用します。この現象を利用している電動機も存在しています。

電動機は主に二つのタイプに分類されています:直流電動機交流電動機があります。
直流電動機はバッテリー、あるいは外部電源に提供される直流で動きます。固定子永久磁石であり、回転子電磁石です。
回転しているコイルには炭素ブラシ交換子を通じて電気が流れます。コイルに電気を流すと、コイルが磁化され、永久磁石の方に向こうとします。しかし、正しい方向に配置できる前に、交換子の中の電気の極性が交換します。これによって、コイルが反対極の方に回転し続けます。

電動機の他のタイプは同期電動機非同期電動機に分類される交流電動機です。
同期電動機において、固定子のコイルに周期的に方向が変わる交流を流します。このような電気は電気の幹線から取るか、あるいは電子的に発生します。
固定子のコイルの中の交流の位相差単純な電子機器によって保障されるので、回転する磁場が発生します。これらのモーターの中で、回転子の磁石が固定子の磁場の回転を追いかけ、回転し続けます。
同期電動機は流されている電気の周波数によって決められている速度でしか動けません。負荷を極端に増やす同期性がなくなり、電動機が止まります。
これらの電動機は自動スタート可能ではなく、起動させる必要があります。多くの同期電動機は同期速度に達するとき、同期モードに切り替わります。
現在の電気自動車において、交流は直流から電子回路によって発生されるので、使用者にとって直流電動機です。このタイプの電動機はブラシレス直流電動機、あるいはBLDCモーター(英語のbrushless DC motorの略)と呼ばれています。
回転子が永久磁石である同期電動機の利点はブラシ付きの直流電動機と異なって、中にはブラシがないので、取り替える必要がある部品、あるいは炭素の粒子ないことです。その上、作動の効率が良く、騒音が発生しません。

非同期電動機の作動の原理は誘導の現象に基づくので、誘導電動機とも呼ばれているます。
非同期電動機も回転子固定子で構成されています。固定子複数のコイルからなり、中に交流が流れています。回転子金属の円筒の場合もありますが、一般的にコイルです。このコイルに外部から電気を流れず、中に電気を誘導します。
交流と固定子のコイルの位相が異なるので、コイルの周りに回転している磁場が発生します。この回転している磁場は回転子の中に電気を誘導します。誘導された電気は回転子の周りに新たな磁場を発生します。二つの磁場は相互作用を起こし、回転子は外部の磁場と配列しようとします。しかし、磁場は回転しているので、回転子はそれを追いかけられず常に回転するようになります。
非同期電動機は負荷時に止まることがないので、作動が同期電動機より単純です。

交流電動機の両方のタイプには線型バージョンも存在しています:線型誘導モーター(LIM)と線型同期モーター(LSM)。これらのモーターの作動の結果は回転運動ではなく直線移動です。
作動の原理は回転子と固定子は直線に位置することを除いて回転しているモーターと殆ど同じです。

ステッピングモーター一定の電量の影響により、電動機がどのくらいの角度で回転すると知っておく必要がある装置にとても便利です。
ロボットの腕写真式複写機印刷機の部品もこのタイプのモーターに動かされます。ステッピングモーターの回転子永久磁石を含み、固定子電磁石からできています。固定子の電磁石に、決められた角度を得るために必要な電力が制御電子回路から流されます。

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直流電動機には永久磁石と電流を流すコイルが含まれています。

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