report DC モータ (1)

これがモータである.

詳しく言うなら FA-130 という型の DC モータである.

タミヤの組み立てキットなどにも使われているため,ロボットの工作をする人なら見たことがあるのではないだろうか.

ここではこのような DC モータについて説明する.

DC モータの特性

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モータに電池を繋ぐと電流が流れ,回転する.
また電池を逆向きに接続することで逆向きに回転させることができる.

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さらに,モータは発電機になることができる.
電池の代わりに負荷を接続した状態でモータ軸を回転させると電圧が発生し,電流が流れる.
またモータ軸を逆向きに回転させると発電される電圧も逆向きになる.

このようにモータは電気エネルギーを運動エネルギーに変換したり, 運動エネルギーを電気エネルギーに変換することができる.
これを工学では
モータは電気エネルギーと運動エネルギーの双方向変換器である
という.

このことを簡単に,フレミングの左手の法則と右手の法則を用いて説明しよう.

レミングの左手の法則

レミングの左手の法則はローレンツ力に関する法則である.

左手の親指,人差し指,中指をそれぞれが直角になるように開き,
親指を力人差し指を磁界中指を電流の向きとする.

レミングの右手の法則

レミングの右手の法則は発電機に関する法則である.

右手の親指,人差し指,中指をそれぞれが直角になるように開き,
親指を速度人差し指を磁界中指を電圧の向きとする.

加速・負荷

左手と右手の磁界(人差し指)の向きを合わせた状態で電圧と電流(中指)の向きを逆にすると, 力と速度(親指)が同じ方向を向く.

この時モータは加速し,また電気的には負荷として動作する.

これはつまり、電気エネルギーが運動エネルギーに変換されていると考えることができる.

減速・発電機

左手と右手の磁界(人差し指)の向きを合わせた状態で電圧と電流(中指)の向きも同じにすると, 力と速度(親指)が逆の方向を向く.

この時モータは減速し,また電気的には電源として動作する.

これはつまり,運動エネルギーを電気エネルギーに変換していると考えることができる.