電験三種の機械分野における界磁と電機子の回転子について

電験三種の機械分野における界磁と電機子の回転子について、理解を深めるために、モーターの種類に応じた役割を整理し、分かりやすく説明します。

1. モーターの種類と回転子の役割

モーターは大きく分けて、直流機、誘導機、同期機に分類されます。それぞれのモーターにおける界磁と電機子の役割を整理します。まず、界磁とは、モーター内で磁場を作る部分で、これを回転子がどのように持つかによってモーターの特性が変わります。

2. 直流機：界磁が回転子になる場合

直流機では、界磁が回転子となる「アーマチュア回転子」が使用されます。これにより、回転子が電流を受けて磁場を発生させ、その磁場によって回転を生み出します。直流モーターは、界磁の強さを調整することによってトルクを制御できます。

3. 誘導機：電機子が回転子になる場合

誘導機では、電機子が回転子となります。誘導機の特徴は、回転子が自ら電流を発生しない点で、外部の回転磁場に誘導されて回転する仕組みです。界磁は固定され、回転子は電流を誘導されて回転します。これが誘導モーターの基本的な構造です。

4. 同期機：界磁が回転子になる場合

同期機では、回転子に界磁が組み込まれており、回転子が一定の速さで回転し続ける特性を持っています。回転子の速度と同期するため、同期モーターでは界磁が非常に重要な役割を果たします。これにより、安定した運転が可能になります。

5. まとめ

モーターによって界磁と電機子の配置が異なり、それぞれのモーターが求める特性に応じた回転子の設計がされています。直流機では界磁が回転子、誘導機では電機子が回転子、同期機では回転子に界磁が組み込まれることが理解できました。それぞれのモーターにおける回転子の特性を押さえることが、電験三種合格への近道となります。