誘導電動機は、電磁石を使用して回転磁場を作成することによって動作します。この磁場はローターに電流を誘導し、独自の磁場を作り出します。 2 つのフィールド間の相互作用により、ローターが回転し、効果的にモーターの周りを回転します。
現在、私たちはスイッチを入れるだけで瞬時に電力を得ることができますが、私たちの祖先はそれを奇跡と考えていたでしょう。モーターで動くのは知っていますが、それでも信じられないほど素晴らしいです！その点で、移動するあらゆる形態のデバイスや機械でモーターを見つけることができます。今座っている部屋に電気モーターがいくつあるか考えたことはありますか?まず、ハード ドライブに 1 つ、冷却ファンに 1 つです。あなたの家では、ヘアドライヤーや多くのおもちゃに追加のモーターがあります。バスルームでは、換気扇や電気シェーバーに、キッチンでは、洗濯機や食器洗い機からコーヒーグラインダー、電子レンジ、電気缶切りまで、名前を挙げられるほぼすべての電化製品にモーターが使われています。電気モーターは、史上最大の発明の 1 つであることが証明されています。それでは、いくつかを分解して、それらがどのように機能するかを見てみましょう!
モーターの背後にある理論
電気モーターは非常に単純な原理で動作します。モーター軸の一方の端に電気を通すと、もう一方の端で回転し、機械を駆動する動力を提供します。このジャンクションで、この電気がどのように運動につながったのか疑問に思うかもしれません。この現象のメカニズムを理解するために、通常のワイヤーをループ状にして、2 つの永久磁石の極の間に配置してみましょう。ループの端をバッテリーに接続すると、ワイヤーが一瞬ジャンプすることがわかります。これは当惑するように聞こえるかもしれませんが、非常に基本的な科学的原理に基づいています。この現象は、電線に電流が流れると、電線の周囲に瞬間的な磁場が発生するために発生します。この瞬間的な磁場が生成されると、永久磁石の磁場と相互作用します。ご存知のように、2 つの磁場が生成されると、引き寄せるか反発するかのいずれかが発生します。これがワイヤー ジャンプの原因です。
(写真提供:Alistokes /Wikimedia Commons)
さらに一歩進んで、導体 (上記の場合はワイヤ) の動きを予測することもできます。これは、 フレミング左手の法則 によって行うことができます （モータールールとも呼ばれます）。このルールを使用するには、親指、人差し指、中指をそれぞれの指が互いに垂直になるように突き出します。各指は特定の力を表します。人差し指は永久磁石の磁場の方向を示します。中指は、導体内の電流の流れの方向を表します.
誘導電動機の設計
すべての種類のモーターは同じ基本原理に基づいていますが、誘導モーターの唯一の違いは、ワイヤが長方形に曲げられていることです。ワイヤーで発生する可能性のある一般的な出来事は、ワイヤーが 90 度移動してから、ワイヤーを元の位置に戻すことです。これは、特定の方向に一定の回転が必要な場合には受け入れられませんが、整流子の助けを借りて克服できます .整流子の主な役割は、ワイヤーが 90 度回転するたびに電流を反転させることです。これにより、ワイヤーが同じ方向に回転し続けることが保証されます。
(写真提供:Zureks/Wikimedia Commons)
これまで、DC モーターの主要な設計を見てきました。一方、誘導モーターは、DC モーターとは少し異なる設計になっています。 AC モーターに関して言えば、ステーターと呼ばれる外側に配置された電磁石のリングがあり、回転磁界を生成するように設計されています。固定子の内部には、頑丈な金属製の車軸、ワイヤーのループ、コイル、かごがあります 金属製の棒と相互接続 (人々がハムスターのために時々手に入れる回転ケージのようなもの)、または電気を伝導できる他の自由に回転する金属要素でできています。内側のローターに電力を送る DC モーターとは異なり、AC モーターでは、ステーターを構成する外側のコイルに電力を送ります。コイルは順番にペアで通電され、モーターの外側を回転する磁場を生成します。
誘導モーターの働き
回転磁場がどのようにしてワイヤーを回転させるのか疑問に思うかもしれません。磁場の中に吊るされたローターは電気伝導体であることを覚えておく必要があります。磁場は (回転しているため) 絶えず変化しているため、電磁気学の法則 (正確にはファラデーの法則) に従って、磁場はローター内に電流を生成 (またはファラデーの用語を使用するために誘導) します。導体がリングまたはワイヤの場合、電流はその周りをループして流れます。導体が単純な固体の金属片である場合、代わりに渦電流が渦巻いています。いずれにせよ、誘導された電流は磁場を生成し、電磁気学の別の法則 (レンツの法則) に従って、それを引き起こしているもの (回転磁場) を回転によって止めようとします。ローターが必死に回転磁場に「追いつき」、それらの間の動きの違いをなくそうとしていると考えることができます。電磁誘導は、このようなモーターが回転する理由の鍵であり、それが誘導モーターと呼ばれる理由です。
(写真提供:バーンズ/ウィキメディア・コモンズ)
モーターには 2 組の電磁石コイルがあり、AC 電源によって通電されます。 2 つの赤いコイルは直列に配線され、一緒に通電されます。 ACモーターなので、各コイルの電流は急激にオンオフするのではなく、正弦波状に滑らかに上下します。コイルに通電すると、それらの間に生成される磁場がローターに電流を誘導します。この電流は独自の磁場を生成し、それを引き起こしたもの (外側のコイルからの磁場) に対抗しようとします。 2 つのフィールド間の相互作用により、ローターが回転し、モーターの周りを効果的に回転します。回転する磁場により、ローターは同じ方向に (理論的には) ほぼ同じ速度で回転します。親愛なる読者の皆さん、これが誘導電動機が仕事を成し遂げる方法です!
