回転機器の磁気モデルについて

質問

電気工学で学ぶ回転機器には、同期、誘導、直流電動機がありますが、磁気モデルで表した場合、直流電動機は、静止していて、同期、誘導電動機は、同期速度で回転していると考えてよろしいでしょうか？
ただ、誘導電動機は、すべりで、回転子は同期速度より遅れるだけだと考えてよろしいでしょうか？
どなたか、教えてください。

回答No.4

ymmasayan · ベストアンサー

No.3のymmasayanです。補足します。

＞電動機の場合は、回転子内部で極性の反転が起こらないため直交変換とは
＞いえないのではないでしょうか？

電機子（回転子）が固定子の磁極の真下にきたときに電機子の磁極を
反転させてやらないと、直流モーターは回転を続けられません。
この磁極の反転を受け持っているのが整流子です。
というわけで、電機子には確かに交流が流れています。
整流子とブラシは間違いなく直交変換機です。

お礼

丁寧なご指導誠にありがとうございます。
繰り返し読み返して、ymmasayanさんのおっしゃることが理解できました。
ymmasayanさんは、教科書に出てくる回転子が一つ（一巻)の単純化モデルでの説明をしてくれていたわけですね？(違ったらごめんなさい。)
確かに、単純化モデルの場合は、固定子と回転子の位置が一致したとき、極性を反転させて、反発力で回転力を与えなければ直流電動機の
回転は維持できませんよね？
私が、言ったことは、現実の直流電動機の話であって、整流子とブラシは複数あり、回転子も星状に複数配置され、回転するのに反発力は利用せず
吸引力を整流子によって次の回転子にシフトするだけだなぁとおもったので、前回のような文章になりました。
改めて、自分の説明力の無さに無力を感じます。
余計に手を煩わせ申し訳ありませんでした。
今後とも、宜しくお願いいたします。

回答No.5

fitto

＃２です。
直流機は・・・交流・・・との説明をして、紛らわしくしてしまいました。

簡易概略回路で考えると、理解頂けるかもしれません。
（図中数字はコイルの番号です）

発電機として使うとき

（＋）━１━２━３━４━５━（－）
　　　　e1　e2　e3　e4　e5
　　　　　　　↓
　　　　　　　回転
（＋）━２━３━４━５━１━（－）
　　　　e1　e2　e3　e4　e5

ブラシ端から見ると、常にe1～e5の合計電圧となります。
(-)を０Ｖと見ると、直流電圧が発生していることになります。
一つ一つのコイルで見ると、発生電圧eは、(+)であったり(-)であったりします。
ブラシの(-)で見ると、大きな脈動をもった直流になりますし、中性点があるとして、中性点から見れば各コイルは交流発電をしていることになります。

電動機としてみた場合
（印加直流電圧Ｅ＝e1＋e2＋e3＋e4+e5）

（＋）━１━２━３━４━５━（－）
　　　　e1　e2　e3　e4　e5
　　　　　　　↓
　　　　　　　回転
（＋）━２━３━４━５━１━（－）
　　　　e1　e2　e3　e4　e5

直流電圧を直列コイルに流しますので、ブラシ側から見ると直流そのものです。
発電機と同じように、各コイル端の電圧を見ると
ブラシ（-)基準で見ると、各コイル端の電圧は、０V～ＥVまで変化する、リップルをもった直流電圧になります。
また、中性点から見ると＋Ｅ/2～－Ｅ/2に変化する交流と言うことになります。

はぁ、直流機もやっかいですね。
ずいぶん昔に忘れていたことをすこし思い出しつつあります。

直流機の簡易概略回路、参考書もなくかなり乱暴に書きましたので、現役の方はまともな直流機の本を読んでください。

お礼

詳細な説明ありがとうございました。
おかげで、謎がとけました。
今後とも宜しくお願いいたします。

回答No.3

ymmasayan

固定子（ステータ）から見ると直流機は静止磁界、同期機、誘導機は回転磁界です。
同期速度というのは回転磁界の回転速度と考えてください。
誘導機は大抵滑りますので同期速度より遅れて回転します。

＞直流機の整流器は、発電機の場合、交流→脈流に変換。
＞直流機の場合、直流による起磁力の固定子に対する物理的位置を切り替える作用を
＞行ってるのであって、直流→交流の変換は行ってないと思ってましたが
＞間違いなのでしょか？

整流子は文字通り整流作用をやります。直流機の場合、発電機であれ、電動機であれ、
電機子コイルだけ考えてみると 内部的には交流が発生しています。
外側は直流（脈流）です。この切り替え（整流）を見事にやってのけるのが
整流子とブラシです。

発電機のとき→内部の交流を脈流に変えて外に出す。
電動機のとき→外部の直流を電機子の回転にあわせて交流（方形波）に変えて
電機子に送り込む。

という仕事をしています。整流子はいつでも直交変換機です。

お礼

ご指導ありがとうございます。
大変勉強になります。
ご指摘の通り、直流、交流の定義を忘れてました。
時間的に零点を越えて極性が反転するのが交流でしたよね？
それによると、確かに発電機の場合、回転子から見れば、内部では、交流が発生しており、整流器により直流に変換しています。
しかし、電動機の場合は、回転子内部で極性の反転が起こらないため直交変換とはいえないのではないでしょうか？
しかし、ご指摘をヒントに、エアーギャップでの磁気分布が、脈流になっていることに気付きました。
本当にありがとうございます。

回答No.2

fitto

>>磁気モデル的には、同期速度と考えてよろしいでしょうか

回転磁界は、三相交流などで作っているので、一定速度ですね。
同期速度というのは、一定速度の回転磁界に対して同期して回るかどうかという事ではないでしょうか。

>>直流機の整流器は、発電機の場合、交流→脈流に変換。

そうです。直流電動機でも他のモータで回してやると、細かな脈流を持った直流発電機になります。

>>電動機の場合、直流による起磁力の固定子に対する物理的位置を切り替える作用を行ってるのであって、直流→交流の変換は行ってないと思ってましたが間違いなのでしょか

ご指摘の通りです。
ロータの巻線は直列にいくつかの巻線を繋いでいて、タップ切り替えのような感じで回っているので、直流→交流という概念は成り立ちませんね。　（汗

交流となるのは、マグネットとの位置関係による逆起電力でした。

失礼しました。

回答No.1

fitto

ステータ（固定子）側から見ると、直流電動機は固定磁界、交流電動機は回転磁界と言う事になるかもしれません。

別の観点から言うと、磁界が回転するからモータが回るのであって、磁界が固定されれば変圧器になります。
そうなると、直流電動機は回らないことになります。

現実的には、整流器で直流→交流変換しているわけですから、ロータ（回転子）側で回転磁界になっていると見た方が自然ではないでしょうか？

補足

早速のお返事ありがとうございます。
質問の内容が悪くて済みません。補足させていただきます。
確かに、固定子側から見るのと回転子側から見るのとでは、異なりますね。固定子側から見てと条件を付るべきでした。
交流電動機は、回転磁界とのアドバイスですが、同期、誘導ともに磁気モデル的には、同期速度と考えてよろしいでしょうか？
また、新たな質問となりますが、直流機の整流器は、発電機の場合、交流→脈流に変換。電動機の場合、直流による起磁力の固定子に対する物理的位置を切り替える作用を行ってるのであって、直流→交流の変換は行ってないと思ってましたが間違いなのでしょか？
重ね重ね、教えてください。宜しくお願いします。