直流モーター
モーター
モーターには交流モーターと直流モーターがあります。本項では直流モーターについて説明します。
直流モーターは左図のような形をしています。ラジコン模型を作ったことがある人は分かると思います。電池につなげると芯の部分の軸が回転します。モーターとは電気のエネルギーを動力に変えるものです。直流モーターは直流電源(電池)に、交流モーターは交流電源(家庭用コンセント)につなげて使用するものです。
直流モーターの原理
モーターは、電流が磁場から受ける力によって軸を回転させます。直流モーター内部の仕組みを説明します。
磁石のN極、磁石のS極、の間に、
*紙面の都合で
このように描いてますが、厳密には
こうです。
N極だけの磁石、S極だけの磁石というものはありませんので。
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コイル、整流子、ブラシが置かれています。整流子とブラシが接触しているときだけ、コイルに電流が流れます。
左図のような状態のとき、電流はA→B→C→Dの方向に流れます。
フレミングの左手の法則によって、A→Bの部分は下向きの力を受け、C→Dの部分は上向きの力を受けます。
B→Cの部分は力を受けません。磁場に平行な電流は力を受けません。
A→Bの部分、C→Dの部分で力を受けたコイルは回転し、
整流子とブラシの接続が切れ、電流は流れなくなり、
勢いでさらに回転すると、整流子とブラシがつながり、
再び電流が流れます。電流の向きは変わりませんがコイルが反転しているので電流の向きはD→C→B→Aとなります。
するとフレミングの左手の法則により、D→Cの部分は下向きの力を受け、B→Aの部分は上向きの力を受けます。
このようにしてコイルは同じ方向に回転し続けます。
整流子とブラシの必要性
もし整流子とブラシが無く、コイルに同じ方向の電流が流れ続けるとすると、
(話を分かりやすくするためA→B間の色を薄く表示しています)
回転し、
コイルの反転に合わせ電流の向きも左回りから右回りに変わり、
力を受ける向きが先程と変わってしまい、 同じ方向に回転し続けることができなくなってしまいます。
ですから、整流子とブラシが必要なのです。直流モーターの特徴です。