誘導機の起磁力分布

質問

誘導機の起磁力分布図の考え方が分かりません。下図は現在、勉強している教科書に記載されている、ステータ1相（U相）の起磁力分布です。ステータは、12スロット、2極、全節巻です。1スロットのコイル巻数をN、コイルに流れる電流をIとした場合で、図の×は画面の表から裏への電流方向、◎は裏から表への電流方向、□はV,W相のスロットを表しています。V,W相の電流による起磁力は本図では考慮していません。
-は起磁力の値を、/はブランクを表しています。（大変見づらくてすみません）。

---//////////////----------//……+NI
///--//////////--//////////--……0
/////----------//////////////-……-NI
□××□□□□◎◎□□□□××……電流方向
(12)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(1)(2)……スロット番号

【質問１】
2-7間では、スロット2とスロット7の起磁力が作る磁束方向は同じになると思いますが、-2NIとはならないのでしょうか？2極誘導機なので、スロット2-4は、スロット2の起磁力のみ、スロット5-7はスロット7の起磁力のみ考えるようにするのでしょうか？
【質問２】
スロット1-2間、7-8間は起磁力が0となっていますが、これは1と2、7と8の起磁力が作る磁束が打ち消し合う方向になるからでしょうか？

回答No.1

ninoue · ベストアンサー

まずサーチ条件を工夫してサーチして下さい。例えば
"誘導電動機　スロット 巻線　原理"
としてサーチすると次等が見つかります。

http://f37.aaa.livedoor.jp/~dende/denkiziten/makisen.pdf
交流電動機の巻き線の話

1. 磁束は1-7の巻線と、2-8の巻線による起磁力がオーバーラップしたものと考える方が分かり易いと思います。
各々1-7/7-1間+NI/-NI, 2-8/8-2間+NI/-NIの起磁力と考えると、
スロットと起磁力の関係は　1-2/0,2-7/+2NI,7-8/0,8-1/+2NIとなります。
１相当り1スロットペアの場合の+NI/-NIの矩形波の起磁力分布のばあいよりも、この場合の2スロットペア、或いは更に多い3,4スロットペアの場合(分布巻)の方が、起磁力の分布はより細かい階段状の分布:サイン波状に近ずき、3相を合わせて考えた場合、駆動力がより滑らかな一定値に近づいていきます。
なお、+NIか+2NIかですが、１巻線当りをNIとするか、最大値をNIとするかの基準値のとり方の差と考えられ、どちらの考え方をとっても良いと思います。

2. は上の説明で分かると思いますが、1-7,2-8の起磁力が打ち消しあうため、1-2,7-8間の起磁力は0となります。
(単に説明の仕方が変っただけで、同じ事を言っているだけかも知れませんが)

次のような資料も参考になると思います。
http://www.geocities.jp/hiroyuki0620785/index.htm
電気の歴史イラスト館
http://www.jeea.or.jp/course/07.html
日本電気技術者協会　機器材料

お礼

御回答有難うございます。

起磁力分布図は、一応は書く事が出来ますし、集中巻より分布巻の方が起磁力分布が正弦波に近づく事も分かってはいるのですが、起磁力分布図の本質的な考え方が理解出来ず、「腑に落ちた」感が有りません。質問投稿前に参考URLのページも読んでみたのですが、分かりませんでした。

以下はレベルの低い質問と思いますが、よろしければ御教授下さい。
・起磁力を「NI」or「2NI」のどちらにするかで磁束の計算結果が変わってしまわないのでしょうか？
・「NI」と「2NI」の場合で、起磁力を印加される鉄心範囲（磁気抵抗）を変えて考えるのでしょうか？
・1-7の巻線の起磁力について考えると、1-7間では、スロット1巻線とスロット7巻線が作る磁束の方向が同じになります。1-7の巻線が作る1-7間の起磁力はNI+NI=2NIとはならないのでしょうか？
・起磁力分布の正負は、半径方向（ステータ→ロータ、ロータ→ステータ）の磁束の向きで決定しているのでしょうか？

回答No.2

ninoue

電磁石、トランス、電動機等も同じだと思いますが、非線形の磁気回路(+エアギャップ)とコイル電流による起磁力と磁束の関係を分かり易く表す場合を考えれば良いのだと思います。
細かく言えば巻線:コイルの直ぐ近くの起磁力と、コイル中心部の起磁力は違うかも知れませんが、磁束密度が高い部分は磁気抵抗が高くなり、コイル近くと中心部の磁束密度は近づき、一様な平均磁束密度で考えれば工学的には十分だと思われます。

コイルの起磁力は電流*巻数で考えますから、2NIでなく　NIで表すのではと思います。
(スロット1,7を別々に考えるのではなく、スロット1,7を含むコイルの起磁力を考えます:アンペアターン)

磁束の向きは次のようにサーチ下さい。
"磁界　磁束　コイル　右ネジの法則"
例えば次の右ネジの法則の図が分かり易いと思います。
http://www.itoffice.jp/ITOFFELC2.htm

お礼

御回答有難うございます。

例えばですが（実際の誘導機では有り得ない例えですが）、スロット１のみにコイルが入っている場合の起磁力分布はどのようになるでしょうか？ステータスロット１にN本の直線状のコイルを通したと考えた場合です。