機械直流機直流電動機の特性・速度制御★★☆☆☆
直流機の誘導起電力とブラシ間電圧
概要
直流機において，磁界中を運動する電機子導体に生じる誘導起電力の原理を説明する。フレミングの右手の法則に基づき，1本の導体の起電力から全電機子の誘導起電力 E = pZΦn60a を導出する。ブラシ間の導体の接続方法（直列・並列）が起電力の大きさに影響するため，電機子巻線の構造を理解することが重要である。
📖用語
誘導起電力：磁界中で導体が運動するとき，またはコイルを貫く磁束が変化するときに発生する電圧。
電機子：直流機において巻線（コイル）を配置した回転子側の部分。電圧の発生（発電機）または力の受け取り（電動機）を担う。
並列回路数（a）：電機子巻線をブラシ間で並列に分けた回路の数。ブラシ間の直列導体数は Za となる。
磁束密度（B）：単位面積あたりの磁束量 [T]。B = pΦπDl として求められる。
フレミングの右手の法則
磁界中で導体が運動するとき，導体に生じる誘導起電力の方向を決める法則。
•親指：導体の運動方向
•人差し指：磁界の方向
•中指：誘導電流（起電力）の方向
発電機は右手の法則，電動機（力の方向）は左手の法則を使う。
📐基本公式：導体1本の誘導起電力
e = B l v
•B：磁束密度 [T]，l：導体の有効長 [m]，v：速度 [m/s]
📐基本公式：直流機の電機子誘導起電力（全体）
E = pZΦn60a
•p：磁極数，Z：電機子総導体数，Φ：1極当たりの磁束 [Wb]
•n：回転速度 [min-1]，a：電機子巻線の並列回路数
導出の考え方
1. 周辺速度 v = πD × n60 [m/s]（D：電機子の直径）
2. 磁束密度 B = pΦπDl（全磁束を極面積で割る）
3. 1本の導体の起電力 e = Blv = pΦn60
4. ブラシ間に直列に接続される導体数 = Za
5. 全起電力 E = e × Za = pZΦn60a
間違えやすいポイント
•発電機 → 右手の法則（フレミング右手）
•電動機に働く力 → 左手の法則（フレミング左手）
•ブラシ間の導体数は Za（総導体数を並列回路数で割る）
関連問題数:1問
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