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モーターが回るたった1つの原理｜磁石＋電流＝力
磁石のN極とS極のあいだに置いた導線に電流を流すと、導線が横向きに押されます。この力を電磁力といい、モーターはこの力で回ります。
扇風機・洗濯機・冷蔵庫・掃除機・パソコンのファン・電気自動車など、「回るもの」が入っている機械には、ほとんどモーター（電動機）が入っています。どれも、磁界と電流から生まれる力を回転に変えています。
力の向きはフレミングの左手の法則
| 左手の指 | 向き |
|---|---|
| 中指 | 電流（＋から−へ） |
| 人差し指 | 磁界（NからSへ） |
| 親指 | 力（導線が動く向き） |
3本の指をたがいに直角に開き、中指から順に「電・磁・力」と唱えると覚えやすくなります。
フレミングの左手の法則をくわしく
電磁力F＝BILの計算
なぜ回り続ける？整流子という仕掛け（直流モーター）
コイルが半回転すると力の向きが逆になって止まってしまうので、整流子が半回転ごとに電流の向きを切りかえ、いつも同じ向きに回るようにしています。
整流子は、半分に割れた金属の輪です。コイルが半回転するたびにブラシとふれる面が入れかわり、コイルに流れる電流の向きが自動で逆になります。ブランコを、いつも正しいタイミングで後ろから押してあげるようなものです。
| 部品 | 役割 |
|---|---|
| 永久磁石（固定子） | 磁界をつくる。動かない |
| コイル（回転子） | 電流が流れ、力を受けて回る |
| 整流子 | 半回転ごとに電流の向きを切りかえる |
| ブラシ | 回る整流子に電流を送る接点。こすれてすり減る |
流れは「①磁石が磁界をつくる → ②コイルに電流を流す → ③電磁力でコイルが回る → ④整流子が電流を切りかえる」のくり返しです。
交流モーターの仕組み｜磁界そのものを回す
交流モーターは整流子を使わず、まわりのコイルに時間をずらして交流を流し、磁界そのものを回転させます（回転磁界）。回転子はその磁界に引っぱられて回ります。
テーブルの上の金属の皿の下で、磁石をぐるぐる回すと、皿もつられて回り始めます。交流モーターでいちばん多い誘導電動機は、この「磁石を回す」ことを電気でやっています。三相交流（120°ずつずれた3つの交流）を、120°ずつ離して置いた3組のコイルに流すと、磁界の向きがなめらかに回ります。
モーターの計算ツール
入力すると、その場で計算し直します。入力した数字は画面の中で計算するだけで、どこにも送信されません。
はじめの例では、導線1本の力は0.05Nですが、100巻きのコイルにすると5Nになります。モーターがコイルを何重にも巻くのは、このためです。50Hzの4極の誘導電動機の同期速度は1,500min⁻¹（60Hzなら1,800min⁻¹）で、実際は滑りの分だけ少し遅く回ります。
三相交流とは？120°の意味
直流電動機の速度制御と始動法
モーターの種類と身近な使われ方
| 種類 | 電流の切りかえ方 | 特徴 | 使われる例 |
|---|---|---|---|
| ブラシ付きDCモーター | 整流子とブラシ | しくみが簡単で安い。ブラシがすり減る | おもちゃ、電動歯ブラシ |
| ブラシレスDCモーター | 電子回路（インバータ） | 効率がよく長持ち。速さを細かく変えられる | ドローン、パソコンのファン、エアコン |
| 誘導電動機（ACモーター） | 回転磁界（整流子なし） | じょうぶで安い。そのままでは速さが周波数で決まる | 工場のポンプやファン、換気扇 |
| 同期電動機 | 回転磁界（磁石の回転子） | 同期速度ぴったりで回る | 電気自動車（永久磁石同期モーター） |
誘導電動機の速さは周波数で決まるので、昔は細かく変えるのが苦手でした。今はインバータで周波数そのものを変えて、速さを自由に変えるのがふつうです。
モーターと発電機は「逆向き」の関係
モーターは「電流→力（回転）」、発電機は「回転→電流」です。同じしくみを逆向きに使っていて、モーターの力の向きはフレミングの左手、発電機で生まれる電流の向きはフレミングの右手の法則で考えます。電気自動車がブレーキのときにモーターを発電機として使い、電気を電池に戻す（回生ブレーキ）のも、この関係を使っています。
同期電動機の特徴とV曲線
モーターでよくある間違い
| よくある間違い | 正しい考え方 |
|---|---|
| モーターの向きは右手の法則で考える | モーター（力）は左手、発電機（電流）は右手 |
| 磁石が回っているから回る | 直流モーターは電流の切りかえ、交流モーターは磁界の回転で回る |
| 交流モーターにも整流子がある | 誘導電動機には整流子もブラシもない |
| 誘導電動機は同期速度で回る | 滑りの分だけ少し遅く回る。同期速度で回るのは同期電動機 |
よくある質問
ポチップ
家電のモーターの回転数を自由に変えているのが、直流を交流に変えるインバーターです。
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モーターの仕組みがわかったら、工場で最も多く使われている三相誘導電動機に進みましょう。回転磁界と同期速度をもう一歩くわしく学べます。
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