モーターとジェネレーター

電気は私たちの生活に欠かせないものとなっており、生活全体が多かれ少なかれ電気機器によって支えられている。これらの機器に電力を供給するために、さまざまな形態からエネルギーを電気エネルギーに変換しています。電気モーターは、機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換する装置である。一方、デバイスは、必要に応じて電気エネルギーを機械エネルギーに変換するために使用されます。その機能を担う装置がモーターです。

ジェネレーターに関する詳細情報

発電機の動作の基本原理は、ファラデーの電磁誘導の法則である。この原理は、導体（電線など）の磁場が変化すると、電子は磁場の方向と直交する方向に移動せざるを得なくなるというものである。その結果、導体内に電子の圧力（電位）が生じ、電子が一方向に流れるようになる。より専門的には、導体を通る磁束の時間変化率によって導体に電位が発生し、その方向はフレミングの右手の法則によって与えられる。この現象は、主に発電に利用されている。

ワイヤーに流れる磁束を変化させるために、磁石とワイヤーを相対的に移動させ、位置によって磁束を変化させる。電線の本数を増やすことで発生する電位を大きくすることができるため、電線を多くのターン数でコイル状に巻いている。磁場やコイルを回転運動させながら、もう一方を静止させることで、磁束を連続的に変化させることができます。

発電機の回転部分をローター、静止部分をステーターと呼ぶ。発電機の電位を発生させる部分を電機子と呼び、磁界を界磁と呼びます。電機子は固定子としても回転子としても使用でき、磁界成分はもう一方となります。電界の強さを上げると、誘導電位も上がります。

永久磁石では発電機の発電量を最適化するために必要な強度が得られないため、電磁石を使用する。この磁界回路を流れる電流は電機子回路よりはるかに小さく、スリップリングを流れる電流もはるかに小さく、スリップリングがロータの電気的導通を保っているのです。このため、ほとんどのオルタネーターはローターとステーターの両方に電機子巻線として励磁巻線が設けられています。

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電気モーターの原理は、誘導の原理のもう一つの側面である。この法則は、磁場中を電荷が移動している場合、電荷にはその速度と磁場に垂直な方向に力が働くというものである。電荷の流れ、すなわち電流と通電性のある導体も同じ原理です。この力の方向は、フレミングの右手の法則によって与えられる。この現象の簡単な帰結は、磁界中の導体に電流を流すと導体が動くということである。すべての誘導電動機はこの原理で動いている。

モーターも発電機と同様にローターとステーターがあり、ローターの軸が機械的エネルギーを供給する。コイルの回転数と磁界の強さは同じ効果を発揮します。