

電気工学において、電機子とは交流電流を流す電気機械の巻線(または巻線群)のことである。[ 1 ]電機子巻線は、整流子作用(電流の方向を周期的に反転させる)またはブラシレスDCモータのように電子整流により、DCモータでも交流電流を流す。電機子は、電気機械の種類に応じて、回転子(回転部分)または固定子(界磁コイル、固定部分)のいずれかに配置される。
モーターに使用される電機子の形状には、ダブルT型電機子とトリプルT型電機子がある。[ 2 ]
電機子巻線は、空隙内の磁場(磁束)と相互作用する。磁場は、永久磁石、または導体コイルによって形成された電磁石によって生成される。
電機子は電流を流す必要があるため、常に導体または導電性コイルであり、磁界と運動方向、トルク(回転機械)、または力(直線機械)の方向の両方に垂直に配置されます。電機子の役割は2つあります。1つ目は、磁界を横切って電流を流し、回転機械では軸トルクを、直線機械では力を発生させることです。2つ目は、起電力(EMF)を発生させることです。
電機子では、電機子と磁界の相対運動によって起電力が発生します。機械またはモーターがモーターとして使用されるとき、この起電力は電機子電流に逆らって作用し、電機子は電気エネルギーをトルクという形で機械エネルギーに変換し、それを軸を介して伝達します。機械が発電機として使用されるとき、電機子起電力は電機子電流を駆動し、軸の動きが電気エネルギーに変換されます。誘導発電機では、発生した電力は固定子から引き出されます。
グロウラーは、電機子の短絡、断線、および接地への漏電をチェックするために使用されます。
「アーマチュア」という言葉は、19世紀半ばに初めて電気的な意味、つまり磁石を保持するものとして使われました。 [ 3 ]
オルタネーターや関連機器の部品は、機械用語または電気用語のいずれでも表現できます。これら2つの用語は明確に区別されていますが、しばしば互換的に使用されたり、機械用語と電気用語を組み合わせたりして使用されます。そのため、ブラシレスオルタネーターのような複合機械を扱う場合や、異なる構成の機械を扱うことに慣れている人同士の会話において、混乱が生じる可能性があります。
ほとんどの発電機では、界磁磁石は回転し、回転子の一部であり、電機子は固定されており、固定子の一部です。[ 4 ] モーターと発電機はどちらも、固定電機子と回転界磁、または回転電機子と固定界磁のいずれかで構築できます。永久磁石または電磁石のポールピースと、ソレノイドの可動鉄鉄部分(特に後者がスイッチまたはリレーとして機能する場合)も、電機子と呼ばれることがあります。
直流機には、「電機子磁束」と「主磁界磁束」という2つの磁束源が存在します。電機子磁束が主磁界磁束に及ぼす影響を「電機子反作用」と呼びます。電機子反作用は磁界の分布を変化させ、機械の動作に影響を与えます。電機子磁束の影響は、主磁極に補償巻線を追加したり、一部の機械では電機子回路に中間磁極を追加したりすることで相殺できます。
電機子反作用は、アンプリダイン回転増幅器において不可欠である。
電機子反作用降下とは、発電機の主極下の磁束分布に対する磁場の影響のことである。 [ 5 ]
電機子はコイル状の導線で巻かれているため、コイルに電流が流れると電機子内に磁場が発生します。この磁場は発電機の磁場と直角であり、電機子の交差磁化と呼ばれます。電機子磁場の影響は、発電機の磁場を歪ませ、中性面を移動させることです。中性面は、電機子巻線が磁束線と平行に移動する位置であり、そのためこの面にある軸は磁気中性軸(MNA)と呼ばれます。[ 6 ]この効果は電機子反作用として知られており、電機子コイルに流れる電流に比例します。
幾何学的中性軸(GNA)は、隣接する極の中心線間の角度を二等分する軸です。磁気中性軸(MNA)は、電機子の中心を通過する磁束の平均方向に垂直に引かれた軸です。この軸に沿って電機子導体には起電力は発生しません。なぜなら、この軸では磁束を横切らないからです。電機子導体に電流が流れていないとき、MNAはGNAと一致します。
発電機のブラシは中性面内に設置する必要があります。つまり、誘導起電力のない電機子コイルに接続された整流子のセグメントに接触しなければなりません。ブラシが中性面外の整流子セグメントに接触すると、「通電」コイルが短絡し、アーク放電が発生して電力損失につながります。
電機子反作用がない場合、磁気中性軸(MNA)は幾何学的中性軸(GNA)と一致します。電機子反作用によって中性面は回転方向にずれ、無負荷時、すなわち電機子電流が流れていないときにブラシが中性面にある場合、電機子電流が流れるとブラシは中性面からずれてしまいます。このため、発電機の設計に補正システムを組み込むことが望ましいのです。
電機子反作用の影響を克服する主な方法は2つあります。1つ目は、発電機が通常の負荷電流を生成しているときにブラシの位置を中性面に移動させる方法です。もう1つの方法は、電機子反作用の影響を打ち消すために、補極と呼ばれる特殊な界磁極を発電機に設置する方法です。
ブラシ調整方式は、発電機が比較的一定の負荷で運転される設備では十分な性能を発揮します。負荷が著しく変動すると、中性面も比例してずれ、ブラシの位置が常に正しいとは限りません。ブラシ調整方式は、小型発電機(出力約1,000W以下のもの)における電機子反作用を補正する最も一般的な方法です。より大型の発電機では、補極を使用する必要があります。
巻線のコイルは、機械の回転子または固定子であるエアギャップの表面全体に分布しています。「ラップ」巻線では、ブラシ(またはライン)接続間の電流経路の数は、界磁巻線の極数と同じです。「ウェーブ」巻線では、経路は2つしかなく、直列に接続されたコイルの数は極数の半分です。したがって、機械の定格が一定の場合、ウェーブ巻線は大きな電流と低い電圧に適しています。[ 7 ]
巻線は、固定子磁石で覆われた回転子または電機子のスロットに保持されます。巻線の正確な配置と界磁の極あたりのスロット数の選択は、機械の設計と性能に大きく影響し、直流機の整流や交流機の波形などの要素に影響を与えます。

電機子配線は銅またはアルミニウムで作られます。銅製の電機子配線は電気伝導率が高いため、電気効率が向上します。アルミニウム製の電機子配線は銅製よりも軽量で安価です。