DCモーターからDCジェネレーターへ

直流モーターと直流発電機は、基本的な内部構造は同じで、ファラデーの誘導の法則に従います。しかし、直流モーターは直流発電機とは動作が異なる。直流モーターと発電機の構造や仕組みを詳しく説明し、最後に直流モーターと発電機の違いを指摘します。

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発電機には、電磁誘導によって電気エネルギーを発生させる電機子と、静磁場を発生させる磁場部品という2つの巻線部品があります。アーマチュアが磁界に対して相対的に動くと、周囲の磁束が変化して電流が発生します。この電流を誘導電流といい、それを駆動する電圧を電位という。この処理に必要な反復相対運動は、アーマチュアを他の部品と相対的に回転させることで得られます。回転する部分をローター、静止している部分をステーターと呼ぶ。ローターをアーマチュア、磁界成分をステーターとして設計しています。ローターが移動すると、ローターとステーターの相対位置によって磁束が変化し、このとき電機子につながる磁束が徐々に変化して極性が変化します。

アーマチュアコンタクトの端子配置のわずかな変化で、出力の極性を変えることなく出力することができます。このタイプの発電機は直流発電機と呼ばれる。整流子は電機子の接点に追加される要素で、回路の半周期ごとに電機子に流れる電流の極性が変わるようにするためのものです。

電機子磁界に対する極性変化の繰り返しにより、電機子の出力電圧は正弦波状となります。整流子により、アーマチュアの接触端子を外部回路に変更することができます。ブラシはアーマチュアの接触端子に取り付けられ、スリップリングはアーマチュアと外部回路との電気的接続を維持するために使用されます。電機子電流の極性が変わると、別のスリップリングに接点を変えて電流を打ち消し、同じ方向に電流が流れるようにします。

したがって、外部回路を流れる電流は、時間によって極性が変化しない電流であり、これを直流という。しかし、電流は時間的に変化するため、パルスとみなされる。このリップル効果を打ち消すために、電圧と電流のレギュレーションを行う必要があります。

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DCモータの主な構成は、発電機と似ている。ローターは回転する部品で、ステーターは静止している部品である。どちらもコイルを巻いて磁界を発生させ、その反発でローターを動かしている。ローターにはスリップリングを介し、あるいは永久磁石を用いて電流を流す。ローターの運動エネルギーがローターに接続されたシャフトに伝達され、その結果生じるトルクが機械の駆動力として作用する。

現在使われているDCモーターには、ブラシ付きDCモーターとブラシレスDCモーターの2種類があります。直流発電機と直流電動機の動作の基本的な物理原理は同じである。

ブラシ付きモーターでは、ローター巻線との電気的接続を維持するためにブラシを使用し、内部整流により電磁石の極性を変化させて回転運動の連続性を維持します。直流モーターでは、永久磁石や電磁石がステーターとして使用される。実際のDCモータでは、電機子巻線はスロットに多数のコイルを配置し、各コイルはロータの極pにおける面積の1/pである。コイル数は小型モータでは6個、大型モータでは300個にもなる。コイルはすべて直列に接続され、各接合部は整流子片に接続されている。磁極の下にあるすべてのコイルが、トルクを生み出すのに役立っています。

小型のDCモーターでは、巻線の数が少なく、固定子には永久磁石が2個使われています。より高いトルクが必要な場合は、巻数も磁石の強さも増やします。

2つ目は、永久磁石のローターとローター内に配置された電磁石を持つブラシレスモーターで、高出力トランジスタが電磁石に充電・駆動を行うタイプである。

DCモーターとDCジェネレーターの違いは何ですか？

-モーターと発電機の基本的な内部構造は同じで、ファラデーの誘導の法則に従います。

-発電機は機械的エネルギーを入力し、直流電流を出力するのに対し、モーターは直流電流を入力し、機械的に出力する。

-どちらも整流子機構を採用しています。直流モーターは磁界の極性を変えるために整流子を使用し、直流発電機は分極の影響を打ち消すために整流子を使用し、電機子の出力を直流信号に変換しています。