エネルギー変換　第2週講義内容とレポート課題

本日の内容

DCMの動作原理と電気回路で表現した時の基本式

DCMの分類

［講義内容］

１　直流電動機　（Direct Current Motor）

１−１　DCMの原理と基本式

（１）　２つの機構と等価回路　〜界磁回路と電機子回路〜

(a)　機構：　教科書（図１−１）

界磁回路（界磁鉄心＋界磁コイル　または　永久磁石）

電機子回路（電機子コイル＋ブラシ・コミュテータ）

(b)　等価回路：　界磁回路(field)＋電機子回路(armature)

　　　変数の定義（fとaを添え字として）

【界磁回路】電圧：v_f，電流：i_f，（巻線）抵抗：R_f，インダクタンス：L_f

【電機子回路】電圧：v_a，電流：i_a，（巻線）抵抗：R_a，インダクタンス：L_a，逆起電力：e

【その他】回転角速度：ω_m，主磁束：φ，トルク：τ

（２）　等価回路から基本式へ

電機子電流によって力が発生（フレミングの左手則）　⇒　トルク

回転速度によって逆起電力が発生（フレミングの右手則）　⇒　速度起電力（逆起電力）

基本式：

【界磁回路電圧式】

　v_f = R_f i_f + L_f (d i_f)/(dt)

【電機子回路電圧式】

　v_a = R_a i_a + L_a (d i_a)/(dt) + e

【トルク式】

　τ = K’ φ i_a，　τ [Nm]

【速度起電力】

　e = K’ φ ω_m，　ω_m [rad/s]

（３）　定常状態では？

基本式に対して，過渡現象後十分に時間が経過し，一定値に対する特性解析

各変数を大文字で記述，微分は零に

　i → I，　v → V，　e → E，　τ → T，　ω_m → Ω_m，　φ → Φ

【基本式】

　V_f = R_f I_f

　V_a = R_a I_a + E

　T = K’ Φ I_a = K_T I_a，　K_T；　トルク係数 [Nm/A]

　E = K’ Φ Ω_m = K_E Ω_m，　K_E；　起電力係数 [Vs]

　ここで，一般に　K_T = K_E

（４）　トルク係数と速度起電力係数について

各係数は，磁束が飽和しない線形領域で界磁電流に比例する：　教科書（図１−２）

１−２　励磁方式によるDCM分類

界磁回路によってモータ主磁束を発生する　⇒　界磁回路の構成によって直流モータを分類

教科書（図１−３）

（ａ）他励DCM（界磁回路と電機子回路が独立）

永久磁石型（PMモータ）が相当，界磁電圧と電機子電圧が別電源で供給される

（ｂ）分巻DCM（界磁回路と電機子回路が並列接続）

界磁電圧＝電機子電圧，他励モータと似た特性，電源が1個でOK

（ｃ）直巻DCM（界磁回路と電機子回路が直列接続）

界磁電流＝電機子電流，車両やクレーンに利用

（ｄ）複巻DCM（界磁コイルを分割）

界磁電流の一部＝電機子電流

［レポート課題］

今週はありません。