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二相交流回転機などでのフレミングの右手の法則の変形バージョン

フレミングの右手の法則と言えば vBl v:速度,B:磁束密度,l:線状導体の長さ ですが,この式を変形すると, モーターの回転角をθとして, vBl=ωψ ω:角速度dθ/dt ψ:その部分の導体に鎖交する磁束 という式が成り立つようですが,これは何故でしょうか? 考えてみたのですが,よく分かりません. 回転子の半径をrとすればv=rωを使うと思うのですが.

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回答No.3

A. ターン数 電圧=vBlの式は1ターンの電圧です。 ですから、ターン数は1としてその後の話を続けています。 nターンの場合には、誘導電圧は n vBl になります。 (もうひとつの式 ωΨ ではΨにターン数が含まれているため、1ターンでもnターンでも同じ式になります) B. vBl=ωΨの問題点 「(vBl=ωψ という書き方はちょっと問題ありますが、)」 は、正に 「磁束の本数は回転する角度によって変わるような….」 が絡んでいます。 速度vをどう定義するかにもよるのですが、磁束を横切る速度とし、ローターの周速V(=ωr)とすると、 v=V cosθ となり、誘導電圧eは e=VBl cosθ (θはロータと磁束の為す角 )と正弦波になりますね。 で、鎖交磁束Ψは Ψ=Ψ0 sinθ となります。(Ψ0はコイルと磁束が直角になったときの鎖交磁束) と、 1. 誘導電圧や磁束を横切る速度 と 鎖交磁束 はともに正弦波状に変化する 2. 誘導電圧、磁束を横切る速度 と 鎖交磁束 では位相が90度異なる(片やcosθ,他方sinθ) です。 C. Ψ=Brl の解釈 上の変数を使うと、正しくはΨ0=Brl です (コイルの片側だけを見ています。) コイル全体を見ると Ψ0=B r 2l の方が妥当ですが、この場合、磁束を横切る導体が左右2本あるので、誘導電圧=2*vBl となります。 結果、2が打ち消し有って消えます。 D. 鎖交磁束を使った電圧の別解 できれば誘導電圧 e=dΨ/dt で計算した方が良いかと。 これを使うと、 e=d(Ψ0 sinθ)/dt = Ψ0 cosθ dθ/dt で dθ/dt=ω だから e= ω Ψ0 cosθ てなり同じ式が出てくると。 (電圧と磁束で位相が90度異なるのは、e=dΨ/dtの微分に由来してます) E. まとめ(?)ると e=vBl= VBlcosθ = ωΨ0cosθ V=rω より VBl=rωlB =ωΨ0 てなことになるかと。

Rossana
質問者

お礼

なるほどです!!分かりました. >コイル全体を見ると >Ψ0=B r 2l の方が妥当ですが、この場合、磁束を横切>る導体が左右2本あるので、誘導電圧=2*vBl となりま >す。 >結果、2が打ち消し有って消えます。 この部分を見落としていました!!そういうことだったんですね!丁寧なご説明ありがとうございました.とっても分かりやすかったです!! >(電圧と磁束で位相が90度異なるのは、e=dΨ/dtの微分>に由来してます) 式で見れば当たり前のことですが,つい定性的なこういう性質は見落としがちですね.記憶しておきます! 回答ありがとうございました.また,何か分からない事があったらよろしくお願いします!

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  • foobar
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回答No.2

#1の補足修正 補足 磁束密度Bは均一とします。 修正 「半径rの1ターンコイル」 を 「半径rで回転する、長さlの1ターンコイル」 に修正

Rossana
質問者

お礼

ありがとうございます. Nターンコイルとすれば 鎖交磁束ψ=N×磁束 ですが, 磁束の本数は回転する角度によって変わるような…. う~んよく分かりませんね.

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  • foobar
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回答No.1

(vBl=ωψ という書き方はちょっと問題ありますが、) 半径rの1ターンコイルを考えると 導体の速度 v=rω ですから、vBl=rωBl rlがコイルの面積に相当するので rl Bがコイルを通過する磁束(1ターンコイルだと 磁束=鎖交磁束ψ )に相当します。

Rossana
質問者

お礼

回答ありがとうございます。 (vBl=ωψ という書き方はちょっと問題ありますが、) これは1ターンの場合の式ということですよね?

Rossana
質問者

補足

>rlがコイルの面積に相当するので っていうのがちょっと分かりません. B×面積が磁束となりますが, この面積の部分がいまいち素直によく分からないのです. コイルの回転する所の直径は2rで長さlだし….よく分かりません.この部分の説明をご教授いただけませんでしょうか?

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