回転磁界

回転磁界は、誘導機の動作における重要な原理である。 誘導電動機は、固定子と回転子からなる。 固定子には一群の固定巻線が配置され、例えば二相電流が交流の周波数で決まる角速度で回転する磁界を発生させるようにする。 ロータ(電機子)はスロットに巻かれたコイルで構成され、短絡されており、界磁極から発生する磁束の変化により電流を誘起する。 電機子電流によって発生した磁束が界磁極に反応し、電機子は一定の方向に回転する。 巻線に流れる電流の方向が変わると、巻線の極性も変わる。 2つの巻線が互いに連動して作用しているので、主磁場の極性はそれぞれの巻線の極性に依存することになる。 各図の下にある矢印またはベクトルは、それぞれの場合の磁界の向きを示しています。

90度の位相で駆動する極性巻きのコイルが2個でも対称な回転磁界を発生させることができる。 しかし、対称的な三相交流正弦波電流システムと互換性があるため、ほとんどの場合、3組のコイルが使用される。 3つのコイルは、それぞれ120度の位相で駆動される。 この例では、磁界はコイルの電流の一次関数と見なされる。

モータの軸上に3つの120度位相の正弦波を加えた結果は、常に一定の大きさを保つ単一の回転ベクトルとなる。 ロータは一定の磁界を持ちます。 ロータの北極はステータの磁界の南極に向かって移動し、その逆もまた同様です。 この磁気機械的な引力は、ロータを回転磁界に同期して追従させる力を生み出す。

回転する黒い矢印で示したように、三相の磁界が回転する。

こうした磁界中の永久磁石は外界との整列を維持するように回転する。 この効果は初期の交流電動機で利用された。 回転磁界は、交流電流の位相差が90度の直交する2つのコイルで作ることができる。 しかし、実際には不等間隔の電流が流れる3線式で供給することになる。 この不等間隔は、導体サイズの標準化において重大な問題を引き起こす。 そこで、3本の電流の大きさが等しく、位相差が120度の三相交流方式が採用された。 この場合、相互に120度の幾何学的角度を持つ3つの類似したコイルが回転磁界を作ることになる。 誘導電動機でも回転磁界が利用されている。 磁石は経年劣化するため、誘導電動機では磁石の代わりに短絡した回転子を用い、マルチコイルの固定子の回転磁界に追従させる。 このモーターは、ローターの短絡ターンによってステーターの回転磁界に渦電流が発生し、ローターがローレンツ力によって回転する。 このタイプのモータは通常同期ではなく、界磁とロータの相対的な動きによって電流を発生させるために、ある程度の「滑り」が必要となる。

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