＜モーターの回転について＞

＜図1＞ モーターのロータが時計回りに回転しているとき

各線の太さの違い(太線・細線)は、コイルが直列・並列になることにより流れる電流量の目安です。

�@

整流子1・2の間の溝が

�A

整流子1・2の間の溝が

�B

整流子1・2の間の溝が

右のブラシに到達する寸前

右のブラシに到達した瞬間

右のブラシから離れた瞬間

＜電流の流れ＞

＜電流の流れ＞

＜電流の流れ＞

・左〜3〜C〜A〜2〜右

・左〜3〜C〜1〜右

・左〜3〜C〜1〜右

・左〜3〜B〜2〜右

・左〜3〜B〜2〜右

・左〜3〜B〜A〜1〜右

＜コイルの極性＞

・CとAは直列

整流子1・2共にマイナスに接触し

→

磁石に近いところがN極

コイルAには電流が流れない

・B→磁石に近いところがS極

＜コイルの極性＞

＜コイルの極性＞

左：左のブラシ

・C→磁石に近いところがN極

・C→磁石に近いところがN極

右：右のブラシ

・B→磁石に近いところがS極

・BとAは直列

１：整流子１

→

磁石に近いところがS極

２：整流子２

３：整流子３

Ａ：コイルA

Ｂ：コイルB

Ｃ：コイルC

�C

整流子2・3の間の溝が

�D

整流子2・3の間の溝が

�E

整流子2・3の間の溝が

左のブラシに到達する寸前

左のブラシに到達した瞬間

左のブラシから離れた瞬間

＜電流の流れ＞

＜電流の流れ＞

＜電流の流れ＞

・左〜3〜C〜1〜右

・左〜3〜C〜1〜右

・左〜2〜B〜C〜1〜右

・左〜3〜B〜A〜1〜右

・左〜2〜A〜1〜右

・左〜2〜A〜1〜右

整流子2・3共にプラスに接触し

コイルBには電流が流れない

＜コイルの極性＞

＜コイルの極性＞

＜コイルの極性＞

・C→磁石に近いところがN極

・C→磁石に近いところがN極

・BとCは直列

・BとAは直列

・A→磁石に近いところがS極

→

磁石に近いところがN極

→

磁石に近いところがS極

・A→磁石に近いところがS極

＜電圧のつり合い＞

電源電圧と（負荷に見合った電流×抵抗）と誘導起電力がうまくつり合うところでモーター回転数が決まります。

無負荷に近い状態ではトルクは0   Ia = 0 ➡ e = V

(実際は軸と軸受け間の摩擦、整流子とブラシ間の摩擦、回転子コアと界磁間の吸引力等への仕事を含む)

＜実測結果＞

＜モーター内発電がどのように起きるか考察＞

モーター内の3つのコイルには

電池から電流が送られることで電磁石となり、

電池ケース内の磁石(界磁)と反応をして

回転します。

ところが回転することにより、

右図(図4)のように電磁誘導が発生し

誘導起電力が発生し誘導電流が流れます。

モーター内で発生する誘導電流の向きは、

電池から送られる電流とは逆向きになります。

図2のeとIaの向きが逆向きになっているのと同じです。

具体的に図1の�@の状態で見てみると

それぞれのコイルは、電池ケース内の磁石に

近付いたり離れたりすることで、

緑色の矢印の向きの誘導電流が流れます。

この誘導電流の大きさは

コイルの巻き数や、磁石からの距離等により

変わりますが、

モーターの場合は回転速度により大きく変わります。

モーターの回転速度が速いほど、

誘導電流(緑色の電流)は大きくなります。

＜コイルが図5の位置にある場合の電流の流れ方＞

�@

モーターの始動時

(モーター内発電分e＝0のとき)

�A

無負荷状態で回転を始め、

一定速度に安定した時

(回転が速くeも大きい)

�B

�@と�Aを差し引きした結果

＜モーター回転による2種類の電磁誘導＞

モーターが回転すると2種類の電磁誘導が発生します。

(A) 上で書いた発電による電磁誘導

(B) 図7のように、

コイルの電流は常に増減を繰り返していますが

その電流変化による「自己誘導起電力」

この「自己誘導起電力」は

コイルに磁気エネルギーを蓄えることで発生します。

(A)と(B)の大きな違いは、(A)は磁石が必要   (B)は磁石は不要です。

しかし、どちらも電磁誘導「磁束が変動する環境下に存在する導体に電位差（電圧）が生じる現象」です。

(A) モーターケース内の磁石による磁束の変化

V＝-N・Δφ/Δt

(B) コイルの電流を増減させるとコイル内(自ら)の磁束も変化

V＝-L・ΔI/Δt

Ｌ・Ｉ＝Ｎ・φを代入すると同じ式になります。

(A)・(B) 共、モーターの回転数が速いほどΔtが小さくなるため、発生する誘導起電力は大きくなります。