ここから質問投稿すると、最大4000ポイント当たる!!!! >>

直流機の界磁鉄心は厚さ0.8~1.6mmの軟鋼板を積層して継鉄に取り付けられていますが、
(1)厚さの0.8~1.6mmはどういうふうに決められた値ですか。この値より大きくあるいは小さくすれば、どんな欠陥が生じますか。
(2)界磁鉄心は軟鋼板を継鉄に取り付けるのではなく、継鉄と一体になるのはなぜだめですか。その方が漏れ磁束も抑えられるような気がします。
(3)軟鋼板を使う理由は何ですか。普通の鋼板はなぜだめですか。
以上、ややこしい質問で本当に申し訳ないですが、とても気になるのでぜひご教授よろしくお願いいたします。

A 回答 (2件)

直流機の界磁鉄心は,基本的には直流磁束が流れています。


簡単に考えると,鉄の塊にして,継鉄と一体構造でもいいように思います。

しかし,ミクロに見ると,電機子鉄心の歯と対向する部分には磁束が集中し,
電機子スロットと対向する部分には磁束が流れません。
このため,界磁磁極の表面には,スロット高調波の交流磁束が流れます。
この渦電流損を小さくするため,積層した鋼板を使います。

厚みの選定は難しい問題です。
薄いほど渦電流は小さいが,体積あたりの正味の磁路断面積が減る。
製作時に鉄心を積む作業に手間がかかる。
逆に厚くすると渦電流が大きくなる。
といったあたりを考えて,その程度にしてあるのではないでしょうか。

材料は,軟鋼板と表現してある本はありますが,
正しくは電磁鋼板,あるいは珪素鋼板でしょう。
鉄に珪素(またはアルミ)などを混ぜ,電気抵抗を大きくして渦電流を抑えるとともに,
表面に絶縁膜をコートした鋼板です。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。細かい所を追求し過ぎた質問で、申し訳ございませんが、とても助かりました。

お礼日時:2012/07/04 19:54

まとめた回答です。

(強電なんか10年ぶりだとかほざいている20代の若造です)

材質は、磁束密度が大きく、且つ保持力が小さいもの(交流なんでヒステリシス損の小さいもの。電磁気知ってりゃこの辺わかりますよね?)

薄い板状にするのは、磁束自身による渦電流損を減らすためです。大きな磁気導体にしてしまうと、隣の板まで電流が流れて大きな渦になっちゃいます。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。助かりました。

お礼日時:2012/07/04 19:54

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人はこんなQ&Aも見ています

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Q界磁鉄心材料と電機子鉄心材料の違いについて

界磁鉄心の材料は柔鋼板で、電機子鉄心は電磁鋼板(けい素鋼板)だと本には書いてあります。以前の質問で回答していただいた内容では、界磁鉄心もけい素鋼板を使っていると教わりましたが、あえて本にはそう書いてあるのはやっぱり2つの材料は微妙に違っているのではないかと思います。
また、それぞれの積層する厚さも、界磁鉄心の方が0.8~1.6mmで、電機子鉄心の方が0.35~0.7mmと異なっています。磁束の浸透深さで厚さが決まるのが分かりましたが、両方の厚さが違うのがちょっと気になります。
こんな細かい所にこだわらなくても大丈夫かな。まったくの初心者ですので、どこが重要なのかまだ把握できていません。一応疑問がある所に対して調べたり、質問したりしています。自分が気になるところは問題には出ないみたいですが、基本的なところをきちんと理解していないと、これからの勉強には影響する気がします。
迷いながら、よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

直流機メーカの設計者に伺っておきたい「鋭い」質問だと思います。

多分,
界磁磁極はスロット高調波が載るとはいえ基本的には直流磁束,
電機子鉄心にはモロに交流磁束が通るから,
という理由からでしょう。

界磁磁極も電磁鋼板だろうというのは私の推測で,
教科書には「普通鋼板」とありますね。わざわざ電磁鋼板にしないのかな。

別の視点ですが,大型の直流機はもはや新造がないので,
現役の直流機設計者が引退された後は,永遠の謎になるかもしれません。

Q直流機の継鉄について

直流機の継鉄も界磁鉄心と同じように積層されていますか。
ご教授よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

教科書の直流機の構造によると,
継鉄は「鋳鉄製,鋳鋼製,軟鋼板の溶接組み立て,鍛鋼」とあります。
直流磁束を流すだけですから,普通は積層しないでしょう。

ただし,次の記述もあります。
「最近,大型機では主として補極磁束の速応性のために,
また制御用小型機では主磁束の速応性のために,
継鉄も薄鋼板を積み重ねて成層構造にし,
うず電流による磁束変化の遅れを避けるようにしたものが多く採用されている」
(野中作太郎,電気機器I,森北,1973)

「急速な制御性能が要求される直流機では,
界磁電流変化に対する磁束変化の追従をよくするため,
継鉄部を積層構造にすることもある」
(森安正司,実用電気機器学,森北,2000)

Q直流機の電機子鉄心について

直流機の電機子鉄心は鉄損を少なくするため、厚さ0.35mm~0.7mmの電磁鋼板(けい素鋼板)、または無方向性けい素鋼帯の積層鉄心からできていますが、
(1)電磁鋼板の厚さ0.35mm~0.7mmはどう決められた値ですか。
(2)鋼板と鋼帯は何が違いますか。また無方向性は何のことですか。電磁鋼板の方は方向性はありますか。
(3)鉄心を積層にするのが渦電流を小さくするためだと思いますが、積層しても平面が大きいので渦電流は積層鋼板の厚さ方向ではなく面全体に流れることは考えられないですか。積層鋼板の原材料を粉状に粉砕して、その粉を何らかの方法で鉄心形状に加工することはできないでしょうか。
以上、しつこくて申し訳ないが、1つだけでもいいので、ご教授よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

(1)電磁鋼板の厚さ0.35mm~0.7mmはどう決められた値ですか。
理論的には,周波数,材料の透磁率と抵抗率から決まる「浸透深さ」から決まります。
高周波交流磁束を鉄心に通そうとすると,
渦電流に邪魔されて,磁束は鉄の表面だけを流れ,
内部に染み込むことができません。
磁束が染み込める深さを「浸透深さ」と言います。
この浸透深さより内側の鉄は磁路として役立たないので,
浸透深さ程度以下には鋼板を薄くする必要があります。

実用的には,磁気的な性能に対して,
製作の手間および占積率のバランスかと思います。


(2)鋼板と鋼帯は何が違いますか。また無方向性は何のことですか。
 電磁鋼板の方は方向性はありますか。

電磁鋼板には方向性と無方向性があります。
方向性鋼板は圧延の時の工夫で,結晶の方向をそろえてあります。
ある方向には磁束を通しやすく鉄損も少ないが,
それと直交した方向では磁気的性質が悪化します。
磁束が通る方向が決まっている場所,
例えば変圧器の鉄心には方向性電磁鋼板を使います。

磁束が通る方向が決まっていない場所,
例えば回転機の回転鉄心などでは,
方向性鋼板のメリットを活かせないので,
無方向性電磁鋼板を使います。

鋼板と鋼帯の違いはよく分かりません。
鉄鋼メーカから機器メーカへの鉄材が,
平面板で入る場合と,巻ロールで入る場合の違いかな?




(3)鉄心を積層にするのが渦電流を小さくするためだと思いますが、
 積層しても平面が大きいので渦電流は積層鋼板の厚さ方向ではなく
 面全体に流れることは考えられないですか。

積層鉄心に交流磁束を流すとき,その方向に大原則があります。
「磁束は鉄板の面に平行に流せ。面に垂直に出入りする磁束は流すな」

面に平行した交流磁束が作る渦電流は,その磁束を囲む経路,
すなわち鉄板の表面を端から端へ流れ,裏面を端から端へと一周します。
この電流経路は長いので電気抵抗は高くなりますが,
囲まれる磁束は厚み分だけなので比較的小さく,渦電流を流そうとする起電力はわずかです。
結果として,渦電流は抑えられます。

しかし,面に垂直に入射する交流磁束があると,鉄板の面内を堂々と渦電流が流れます。
これでは積層鉄心にした意味がなくなります。

回転機の鉄心では,磁束が積層鋼板の面に平行に流れるように,磁路を作ります。
ただし,鉄心の端などで,鉄板の面に垂直な漏れ磁束が発生することがあります。
これは鉄心端部を加熱する原因となり,注意して対策している例があります。



>積層鋼板の原材料を粉状に粉砕して、その粉を何らかの方法で
>鉄心形状に加工することはできないでしょうか。
フェライトとかアモルファスとか新しい磁気材料はあります。
磁気的な性能はよいが,機械的強度の問題を抱えた材料です。

フェライトは鉄化合物の粉を陶器状に焼き固めたイメージです。
高周波特性が良いので,高周波トランスの鉄心に使われています。
飽和磁束密度が低い点,機械的強度が弱い点が問題です。

回転機に使うとなると,固定子鉄心ならなんとか使えるとして,
回転子鉄心では,機械的強度が問題になりそうです。
研究段階の試作例はあったかと思います。

(1)電磁鋼板の厚さ0.35mm~0.7mmはどう決められた値ですか。
理論的には,周波数,材料の透磁率と抵抗率から決まる「浸透深さ」から決まります。
高周波交流磁束を鉄心に通そうとすると,
渦電流に邪魔されて,磁束は鉄の表面だけを流れ,
内部に染み込むことができません。
磁束が染み込める深さを「浸透深さ」と言います。
この浸透深さより内側の鉄は磁路として役立たないので,
浸透深さ程度以下には鋼板を薄くする必要があります。

実用的には,磁気的な性能に対して,
製作の手間および占積率のバランスか...続きを読む

Q電機子巻線抵抗と界磁巻線抵抗について

直流機の問題ではよく電機子巻線抵抗と界磁巻線抵抗を使う計算があります。その中で、電機子巻線抵抗はいつも0.何Ωであるに対して、界磁巻線抵抗は何十Ωもあります。同じ巻線だと思いますが、なぜそんなに抵抗値の差が出ますか。使用する量もそれほど差がないだと思いますが、なぜですか。
ご教授よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

>界磁巻線についてですが、外付け抵抗を使うのが普通ですか。

直流機を速度調整するためには,電機子電圧か界磁電流を調整します。
界磁の方が電力が小さいので,界磁を調整する方が手軽です。
分巻界磁でしたら,界磁回路に可変抵抗器を挟む場合が多いと思います。
他励界磁でしたら,励磁電源を可変電圧にすれば,可変抵抗は不要です。

>可変抵抗を外付けしない時は、その巻線抵抗値はどう調節しますか。
>巻線の量を増やす、または抵抗率の大きい巻線を使うことですか。

界磁巻線の設計としては,
1)電機子鉄心の飽和磁束から,ギャップの磁束密度を決める。
2) 機械的要求とスロット高調波の要求などから,ギャップ長を決める。
3) 界磁巻線に必要な起磁力(アンペアターン)が決まる。
4) 使いやすい電圧,電流になるよう巻数と巻線直径を決める。
という段取りです。
例えば100アンペアターン必要だとして,
1A×100回巻にするか,10A×10回巻にするかは,
自由度があります。使う電源をにらみながら,
適当な電流値になるように巻数を決めます。
界磁鉄心の周長から巻線全長は決まりますから,
巻線の直径を調整して,巻線の抵抗値を調整します。
巻線材料は普通は銅ですが,
その材質を変えて抵抗率を調整することまではしないと思います。


>また、界磁巻線を電機子巻線と同じように大電流、小抵抗仕様にするのはだめですか。

直巻界磁であれば,電機子電流と同じ大電流が流れますから,大電流・小抵抗仕様にします。
分巻界磁であれば,電機子電圧と同程度の電圧で使うことを前提に,
小電流・高抵抗仕様を選ぶでしょう。
他励界磁であれば,界磁電源にも自由度があるので,
1A・50V(100回巻),10A・5V(10回巻)などの仕様から,
使いやすい電流電圧の組み合わせを選ぶことになります。

ここで,巻数をn倍にすると,巻線の全長はn倍,
巻線の総断面積を一定として,巻線1本の断面積は1/n倍,
巻線抵抗値はn^2倍になります。
アンペアターン一定とすれば,電流は1/n倍になり,
励磁用の消費電力は変わらないことになります。


>電流が大きいほうが磁束も大きくなるので、その方がもっといいではないですか。
巻線の電流密度には上限があるので,
電流を大きくするためには巻線を太くします。
巻線スペースが決まっていると,巻数は減ってしまい,
アンペアターンや磁束は変わりません。

>界磁巻線についてですが、外付け抵抗を使うのが普通ですか。

直流機を速度調整するためには,電機子電圧か界磁電流を調整します。
界磁の方が電力が小さいので,界磁を調整する方が手軽です。
分巻界磁でしたら,界磁回路に可変抵抗器を挟む場合が多いと思います。
他励界磁でしたら,励磁電源を可変電圧にすれば,可変抵抗は不要です。

>可変抵抗を外付けしない時は、その巻線抵抗値はどう調節しますか。
>巻線の量を増やす、または抵抗率の大きい巻線を使うことですか。

界磁巻線の設計としては,
1)電機子...続きを読む

Q三相交流のV結線がわかりません

V結線について勉強しているのですが、なぜ三相交流を供給できるのか理解できません。位相が2π/3ずれた2つの交流電源から流れる電流をベクトルを用いて計算してもアンバランスな結果になりました。何か大事な前提を見落としているような気がします。

一般にV結線と言うときには、発電所など大元の電源から三相交流が供給されていることが前提になっているのでしょうか?

それとも、インバータやコンバータ等を駆使して位相が3π/2ずれた交流電源2つを用意したら、三相交流を供給可能なのでしょうか?

Aベストアンサー

#1です。
>V結線になると電源が1つなくなりベクトルが1本消えるということですよね?
●変圧器のベクトルとしてはそのとおりです。

>なぜ2つの電源の和を「マイナス」にして考えることができるのかが疑問なのです。
●もっと分かりやすいモデルで考えてみましょう。
乾電池が2個あってこれを直列に接続する場合ですが、1個目の乾電池の電圧をベクトル表示し、これに2個目の乾電池の電圧をベクトル表示して、直列合計は2つのベクトルを加算したものとなりますが、この場合は位相角は同相なのでベクトルの長さは2倍となります。

同様に三相V結線の場合は、A-B,B-Cの線間に変圧器があるとすれば、A-C間はA-B,B-Cのベクトル和となりますが、C-A間はその逆なのでA-C間のマイナスとなります。

つまり、どちらから見るかによって、マイナスにしたりプラスにしたりとなるだけのことです。

端的に言えば、1万円の借金はマイナス1万円を貸したというのと同じようなものです。

Q誘電率(ε)と誘電正接(Tanδ)について教えてください。

私は今現在、化学関係の会社に携わっているものですが、表題の誘電率(ε)と誘電正接(Tanδ)について、いまいち理解が出来ません。というか、ほとんどわかりません。この両方の値が、小さいほど良いと聞きますがこの根拠は、どこから出てくるのでしょうか?
また、その理論はどこからどうやって出されているのでしょうか?
もしよろしければその理論を、高校生でもわかる説明でお願いしたいのですが・・・。ご無理を言ってすみませんが宜しくお願いいたします。

Aベストアンサー

電気屋の見解では誘電率というのは「コンデンサとしての材料の好ましさ」
誘電正接とは「コンデンサにした場合の実質抵抗分比率」と認識しています。

εが大きいほど静電容量が大きいし、Tanδが小さいほど理想的な
コンデンサに近いということです。
よくコンデンサが突然パンクするのは、このTanδが大きくて
熱をもって内部の気体が外に破裂するためです。

伝送系の材料として見るなら、できるだけ容量成分は少ないほうがいい
(εが少ない=伝送時間遅れが少ない)し、Tanδが小さいほうがいい
はずです。

Q直流機と同期機の違い

直流機と同期機の違いについて、原理の違いと、構造の違いの2つに分けて調べていたのですが、出力が直流か交流かの違いくらいしかわかりませんでした。どちらの界磁装置も直流だし、よくわかりません。この2つについてどちらでも構わないので教えてください!!

Aベストアンサー

 質問の様子では、本当の基本が知りたいようですので、お話します。見当違いでしたら、ごめんなさい。
 科学知識は、用語を作り、コミニュケイションをとる事は、5感による曖昧用語(感情が入りますから意味が広く曖昧、政治討論で分ると思います)と違い、意味が1つでハッキリ言葉と認識しておきましょう。だから、他国の人でも言葉のニューアンスなどと言う、違いは生じません。
 だから、科学の勉強は、言葉の定義(取り決めた意味)を知ると全て分かるのです。数式も。記号も。
と言う事で、お話します。
 直流とは、直流電圧と直流電流があります。
 直流電流とは、電流が電線を一方向に流れ続けて逆方向に流れない電流の事。流れる量が変化しても、一時途切れても(後で脈流という用語作って増やした)直流電流に入ります。
 この直流電流を流す原因になる、加える電圧が直流電圧です。
 直流発電機、乾電池、蓄電池(バッテリー)・・・がこれです。
 
 交流とは、電圧と電流があり、電線を左右交互に方向転換して流れる電流、それを流す電圧の事につけた言葉です。
 
 モーターと発電機、は基本的に同じ構造をしていて、モータにも発電機にもなります。余計でしたか。
 自転車の発電機は、脚力で回している時は、発電機ですし、外から電流を流し込んでやると、モーター(電動機)になります。
 
 直流電圧、電流を用いてモ-ターや発電機にした回転機をひっくるめて、直流機、交流を使ったモーターや発電機をひっくるめて、交流機。と言います。
 
 交流機の中に、誘導電動機、と同期機とい用語があります。なぜ同期とつけたかが問題点です。同期の意味を知るとよい事は最初に話した通りです。時間的に同時に動くと言う事は、想像できすね。
 
 長くなりますから、モーターについてお話して終わりにします。
 モーターの原理は、一般の人にわかりやすく、言うと
磁石のN極とS極が吸引し合う自然現象を利用したものです。これ1つきりで、博士も小学生も共通の覚え方をします。
 但し、天然の磁石は弱まります。ただエルステッド教授が、電流が磁力線を作って磁石と同じ作用を示す事を発見してから、現在は、鉄にコイルを巻いて電流を流し、磁力を一定に保ったり、変化させたりして、電磁石や、モーターや発電機を作っています。
 
 直流機は、交流でない事は分かりましたね。
交流電動機、交流発電機に同期電動機、同期発電機と言う名をつけた動作の回転機がありますが、モーターだけにします。
 外枠のステーター(固定子)の突起に巻いたコイルに交流電流を流すと、単相交流と言って、家庭に2本線で入って来ているのと同じ物を使っても界転磁界を作れますが、誤解の元になりますので、ここでは除外し、3相交流を使ったモーターについてお話します。
 電柱の上に走っている3本の送電線から束にして屋内に導いた(勿論電圧はトランスで下げたもの)、3相交流といって、単相交流が時間的に1山づつづれた(周波数、大きさは3っとも同じ)3っつの交流電流を、電動機の外周のステーターの突起に(または溝に)巻いたコイルに流してやると「回転磁界」といって、目の見えない透明な1個の、N極とS極をもった一定の強さの馬蹄形磁石が、外回りを一定の速さで回転して行っているのと全く同じ現象が起きる事を人間の知恵が、計算して突き止めたのです。
 これを回転磁界といいます。
 それで、モーターのシャフトをつけた回転子の鉄の方に、コイルを巻いて、直流電流を流しN極とS極を持つ一定の強さの磁石を作ってやると、透明なNSの回転磁界(回転磁石)にくっいて、遅れることなく、同時にくっついて回転していく事が出来ると言う事から、同期電動機と命名したわけ。これが同期の意味。
 誘導電動機は回転磁界から遅れながらついて回転しますから、同期になりません。

 質問の様子では、本当の基本が知りたいようですので、お話します。見当違いでしたら、ごめんなさい。
 科学知識は、用語を作り、コミニュケイションをとる事は、5感による曖昧用語(感情が入りますから意味が広く曖昧、政治討論で分ると思います)と違い、意味が1つでハッキリ言葉と認識しておきましょう。だから、他国の人でも言葉のニューアンスなどと言う、違いは生じません。
 だから、科学の勉強は、言葉の定義(取り決めた意味)を知ると全て分かるのです。数式も。記号も。
と言う事で、お話します...続きを読む

Q分巻、複巻電動機についてなんですけど。。。

学校の実験で、分巻電動機と複巻電動機の負荷を変化するときの負荷特性を調べる実験をしたのですが・・

分巻、複巻電動機を逆転するには、どうすればいいのでしょうか?簡単でいいので教えてください!!

Aベストアンサー

界磁コイルか電機子コイルのどちらかを+-逆にします。
複巻の場合は電機子コイルを逆にします。

Q界磁&直列抵抗制御の長所・短所と、速度制御範囲について

いつもお世話になってます。
今回、タイトルの通りなんですが、実験レポートにて界磁制御と直列抵抗制御の長所・短所について調べています。
検索をかけてもどうもそれらしい情報が得られず…。
また、界磁制御の方の実験(電機子供給電圧を一定とし、適当な回転速度5点に対する界磁電流をそれぞれ測定しました)で、考察内容に「結果より速度制御範囲を比で求めよ。一般にはどのくらいか」と書かれており、どうもその意味がわかりません…。
こういう内容について、何か良いHPまたは文献はありませんでしょうか??
どちら様か、知っておられたらどうぞよろしくお願いします。

Aベストアンサー

長短比較は参考URLを見てください。

速度制御範囲は5点のプロットの延長線上で界磁電流の最大と最小を考慮します。
それに界磁の磁気飽和と残留磁束を加味します。
定格回転数も制約条件になります。

実験の内容から見て後半の磁気飽和と残留磁束は考慮しなくて良いのかもしれません。

参考URL:http://nippon.zaidan.info/seikabutsu/2003/00134/contents/0044.htm

Q鉄損と銅損の違い

私はいまモータについて勉強しています。
そこで、思ったのですが鉄損と銅損の違いは何なのでしょうか?

鉄損はコイルの導線の抵抗によって失われる電気エネルギー
銅損は巻線の導線にある電気抵抗によって失われる電気エネルギー

とのことですが、どちらのほうがシステム的に厄介、優先的に抑えるべきなか、
鉄損や銅損が大きいとどういった問題が起きるのか

どなたか詳しい方お願いします。

Aベストアンサー

>鉄損はコイルの導線の抵抗によって失われる電気エネルギー

これは間違いです。鉄損は磁気回路の磁場の変化に伴って発生する損失でヒステリシス損と渦電流損があります。

>どちらのほうがシステム的に厄介、優先的に抑えるべきなか、

設計上はどちらを優先するというより、目的とする主な動作状態において銅損と鉄損の合計が最も小さくなるように最適設計します。この条件が他の第3の条件との兼ね合いで満たされない場合にはその第3の条件とのトレードオフにより最適化します。

>鉄損や銅損が大きいとどういった問題が起きるのか

発熱、効率低下(消費電力増加)などの問題が生じます。


人気Q&Aランキング