誘導電動機の回転原理

誘導電動機がなぜの回転するのかということは、アラゴの円盤と同じように説明することができます。

•固定子コイルの磁界が回転することにより、回転子の電極にフレミングの右手の法則による誘導電流が発生します。
•回転子の誘導電流と固定子コイルの磁界により、フレミングの左手の法則による力が、回転子を移動させます。

誘導電動機の構造を簡略化すると、図のようになります。

１．固定子コイルの磁界を時計方向に、回転させた時は次の図のようになります。

２．「フレミングの右手の法則」を適用するためには、回転子のコイルを元に考える必要があります。
固定子コイルの回転磁界が「時計方向」に回転すると、回転子は図のように「反時計方向」の力を受けることになります。

３．「フレミングの右手の法則」を適用すると、次の図のような誘導電流が発生します。

４．回転子に流れる電流と回転磁界により、「フレミングの左手の法則の力」が発生します。
この時発生する力は、磁界の回転が発生しますので、回転子の回転が続くことになります。

●誘導電動機の始動について
誘導電動機は、一度、回転が始まれば単相交流でも回転が続きます。

そのため、単相交流電動機では、主コイルと始動コイルを使って始動させます。

その後、回転数が上がった時に自動で始動コイルの回路を切断するために、遠心力スイッチを使います。

三相誘導電動機の場合は、三相交流を流すと回転磁界が発生しますので、特別に始動用の装置は必要ありません。

誘導電動機の始動方法

誘導電動機の始動方法には、コンデンサ始動式やくま取りコイル始動式などいくつかの方式がありますが、扇風機や換気扇に使われているのは、ほとんどがコンデンサ始動式です。

次にコンデンサ始動式を説明します。

●コンデンサ始動式単相誘導電動機

上図はコンデンサ始動式誘導電動機の簡略図です。

主コイルは連続運転をするためのコイルです。

それとは別に始動させるためのコイルにコンデンサと遠心力で切れるスイッチを直列に接続しています。

始動コイルは主コイルに対して、90°空間的にずれた位置にある。
始動コイルの電流はコンデンサを通すことで、時間的に \(\cfrac{1}{4}\) サイクルのズレがある。従って、回転磁界が発生して始動することが出来るわけです。
一度回転が始まれば、始動のための回路は必要がなくなるので回転が定速になると、遠心力スイッチで始動回路は切断される仕組みです。

以上で「誘導電動機の回転原理」の説明を終わります。