直流モーター

一般小学生

まとめ

【定義】
直流(DC)電源によって駆動し、電気エネルギーを回転運動へと変換する電動機。電機子、界磁石、整流子、ブラシの主要四要素を組み合わせ、磁場中で電流が受ける力(フレミングの左手の法則)を利用して連続的な回転を得る装置である。

まとめ

直流モーターは、磁場の中にあるコイルに電流を流した際に発生する力を利用する。整流子とブラシが回転に応じて電流の向きを反転させることで、常に一定の方向にトルクを発生させ続け、連続回転を可能にしている。

解説

直流モーターの構造と原理の核心は、電気エネルギーを力学的な回転力に変える仕組みにある。固定された「界磁石」が作る磁場の中に、回転体である「電機子(コイル)」が配置される。ここに電流を流すと、フレミングの左手の法則に従い、コイルの両端に逆向きの力が発生し、偶力となって回転が始まる。

しかし、そのままでは半回転(180度)した時点で力が逆向きに働き、回転が止まってしまう。これを防ぐのが「整流子」と「ブラシ」の役割である。コイルが半回転する直前に、ブラシが接触する整流子の面が切り替わることで、コイル内を流れる電流の向きが反転する。これにより、コイルが磁場から受ける力の方向は常に回転を促進する方向へと維持され、スムーズな連続回転が実現する。近年では、摩耗しやすいブラシを取り除いた「ブラシレスモーター」も広く普及しているが、基本的な電磁気学的原理は共通している。

小学生のみなさんへ

直流(ちょくりゅう)モーターは、でん池をつないでまわすことができる、小さな「回転する機械」のことだよ。プラモデルや、電池で動く扇風機(せんぷうき)などの中に入っているんだ。中には「じしゃく」と、導線をぐるぐるまいた「コイル」が入っていて、電気を流すと磁石の力でコイルが押し出されて回り続ける仕組みになっているよ。電気が流れる向きをうまく切りかえる工夫がされているから、ずっと同じ方向に回り続けることができるんだ。

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