回転磁場

**米国特許381968**：漸進的シフトによる電動機の動作方式および計画；界磁磁石；電機子；電気変換；経済的；エネルギー伝達；シンプルな構造；より容易な構造；回転磁界の原理。

回転磁場（RMF）は、対称的に配置され、多相電流が供給されるコイルのシステムによって生成される合成磁場です。^[¹^]回転磁場は、多相（2つ以上の相）電流、または単相電流によって生成できます。ただし、後者の場合、2つの界磁巻線が供給され、それによって生成される2つの合成磁場が逆位相になるように設計されている必要があります。^[²^]

回転磁場は、誘導電動機、発電機、誘導調整器などの電気機械用途によく利用される。

歴史

1824年、フランスの物理学者フランソワ・アラゴは、回転する銅の円盤と針を用いて回転磁場の存在を定式化し、「アラゴの回転」と名付けた。イギリスの実験家チャールズ・バベッジとジョン・ハーシェルは、アラゴの銅の円盤の下にU字型の磁石を回転させることで円盤に回転を誘起できることを発見し、後にイギリスの科学者マイケル・ファラデーはこの効果を電磁誘導によるものとした。^{[ 3 ]} 1879年、イギリスの物理学者ウォルター・ベイリーはU字型の磁石を4つの電磁石に置き換え、手動でスイッチをオンオフすることで、原始的な誘導電動機を実証した。^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}

交流モーターにおける回転磁場の概念は、イタリアの物理学者で電気技師のガリレオ・フェラリスと、セルビア系アメリカ人の発明家で電気技師のニコラ・テスラによって研究された。^{[ 9 ]}交流機械の理論と設計について研究していたフェラリスは、1885 年に教室でのデモンストレーション用の実動モデルを製作したが、1888 年まで公には説明しなかった。^{[ 10 ]}テスラは 1880 年代初頭にいくつかの (失敗に終わった) 設計と実動モデルを試み、1887 年に実動プロトタイプを製作した。^{[ 11 ]}^{[ 12 ]}^{[ 13 ]}フェラリスの回転磁界の原理に基づいて、フリードリヒ・アウグスト・ハゼルヴァンダーは 1887 年に最初の交流 3 相発電機を開発した。^{[ 14 ]} 1888 年にフェラリスはトリノの王立科学アカデミー に論文で研究を発表し、テスラは自身の設計で米国特許 (米国特許 0,381,968 ) を取得した。ミハイル・ドリヴォ＝ドブロヴォルスキーは、ハーゼルヴァンダー発電機を基に、1891年にドイツのフランクフルトに建設された世界初の三相発電所用の三相発電機とモーターを開発した。^[¹⁵^]

説明

回転磁界は誘導機の動作における重要な原理である。誘導電動機は固定子と回転子から構成される。固定子には、例えば二相電流が交流電流の周波数によって決まる角速度で回転する磁界を生成するように固定巻線群が配置されている。回転子または電機子は、短絡されたスロットに巻かれたコイルから構成され、界磁極によって生成される変化する磁束が電流を誘導する。電機子電流によって生成された磁束が界磁極に作用し、電機子は一定の方向に回転する。^[²^]

対称回転磁場は、90度の位相差で駆動される2つの極巻線コイルだけでも生成できます。しかし、対称三相交流正弦波電流システムと互換性があるため、通常は3組のコイルが使用されます。3つのコイルはそれぞれ120度の位相差で駆動されます。この例では、磁場はコイルの電流の線形関数であると仮定します。

モーターの軸上に120度の位相を持つ3つの正弦波を加えると、常に大きさが一定に保たれる単一の回転ベクトルが得られます。 ^{[ 17 ]}ローターには一定の磁場があります。ローターの北極はステーターの磁場の南極に向かって移動し、その逆も同様です。この磁気機械的引力によって、ローターが同期的に回転磁場に追従する力が生まれます。

このような磁場中の永久磁石は、外部磁場との向きを維持するように回転します。この効果は、初期の交流電動機で利用されていました。回転磁場は、交流電流の位相差が90度の直交する2つのコイルを使用して構築できます。しかし、実際には、このようなシステムは、電流が不均等な3線式配線で供給されます。この不均等性は、導体サイズの標準化に深刻な問題を引き起こします。これを克服するために、3つの電流の大きさが等しく、位相差が120度の三相システムが使用されています。この場合、相互の幾何学的角度が120度の3つの類似したコイルが回転磁場を生成します。電動機で使用される回転磁場を生成できる三相システムの能力は、三相システムが世界の電力供給システムを支配している主な理由の1つです。

誘導電動機でも回転磁界が利用されます。磁石は時間とともに劣化するため、誘導電動機では（磁石の代わりに）短絡された回転子を使用し、これが多巻線ステータの回転磁界に追従します。これらの電動機では、回転子の短絡された巻線がステータの回転磁界に渦電流を発生させ、それがローレンツ力によって回転子を回転させます。これらのタイプの電動機は通常同期式ではなく、磁界と回転子の相対運動によって電流が発生するように、ある程度の「滑り」が必要となります。

参考文献

↑グラハム、フランク・ダンカン (1921)。オーデルのエンジニアとメカニックの手引き。ニューヨーク：THEO. AUDEL & CO. p. 594。
1 2 Bucher, Elmer E. (1919 年 1 月). 「実践的な無線指導」 . The Wireless Age . 6 (4): 18–19 .
↑ Carlson, W. Bernard (2013). Tesla: Inventor of the Electrical Age . Princeton University Press. pp. 52–54 . ISBN 978-1-4008-4655-9。
↑ Carlson, W. Bernard (2013). Tesla: Inventor of the Electrical Age . Princeton University Press. p. 55. ISBN 978-1-4008-4655-9。
↑ Babbage, C.; Herschel, JFW (1825 年 1 月). "回転中の様々な物質によって発現する磁気に関する M. Arago の実験の再現に関する報告" . Philosophical Transactions of the Royal Society . 115 : 467– 496. Bibcode : 1825RSPT..115..467B . doi : 10.1098/rstl.1825.0023 . 2012 年12 月 2 日に取得.
↑トンプソン、シルヴァナス・フィリップス(1895)。多相電流と交流モーター(第 1版)。ロンドン: E. & FN Spon。p. 261。2012年12 月 2 日に取得。
↑ベイリー、ウォルター（1879年6月28日）。「アラゴの回転を生成する方法」。フィロソフィカル・マガジン。3 （1）。テイラー＆フランシス：115–120。Bibcode：1879PPSL ....3..115B。doi：10.1088 /1478-7814/3 / 1/318。
↑ Vučković, Vladan (2006年11月)。「発見の解釈」(PDF)。セルビア電気技術者ジャーナル。3 (2) 。 2013年2月10日取得。
↑ヒューズ、トーマス・パーク（1983）。『権力のネットワーク：西洋社会における電化、1880-1930年』ボルチモア：ジョンズ・ホプキンス大学出版局、117ページ。ISBN 978-0-8018-2873-7。
↑ 「フェラーリ」。『エンサイクロペディア・アメリカーナ：ファルスタッフからフランケまで』第11巻（国際版）。コネチカット州ダンベリー：スコラスティック・ライブラリー。2004年。124ページ。
↑ Carlson, W. Bernard (2013). Tesla: Inventor of the Electrical Age . Princeton University Press. pp. 63–68 . ISBN 978-1-4008-4655-9。
↑テスラ神話の解明
↑オニール、ジョン。『放蕩な天才：ニコラ・テスラの生涯』55～ 58ページ。
↑フーシャー、H.;サヴァゲビ、M.ヴァヘディ、A. (2007)。「同期発電機：過去、現在、そして未来」。アフリコン 2007。 pp. 1–7 . doi : 10.1109/AFRCON.2007.4401482。ISBN 978-1-4244-0986-0. S2CID 28833835 .
↑交流電力の歴史とタイムライン
↑米国海軍人事局 (1945)。航空機電気に関する高度な研究。ワシントン：米国政府印刷局。pp. 149–150。
↑回転磁場の生成| electricaleasy.com

この記事には、パブリックドメインにある以下の資料からのテキストが含まれています：『無線時代』（ニューヨーク、マルコーニ出版、1918年）。

さらに読む

C Mackechnie Jarvis (1970). "ニコラ・テスラと誘導電動機". Phys Educ . 5 (5) 306: 280–7 . Bibcode : 1970PhyEd...5..280M . doi : 10.1088/0031-9120/5/5/306 . S2CID 250845406 .
Owen, EL (1988年10月)「誘導電動機の歴史」IEEE Potentials . 7 (3): 27–30 . doi : 10.1109/45.9969 . S2CID 19271710 .
ベックハード、アーサー・J.著『電気の天才ニコラ・テスラ』ニューヨーク、メスナー、1959年。LCCN 59007009 /L/AC/r85（192ページ、22cm 、交流用回転磁界モーターの発明に関する注釈付き伝記）。
Kline, R. (1987). 「誘導電動機の発明と開発における科学と工学理論、1880～1900年」。テクノロジーと文化。28 ( 2): 283–313。doi : 10.2307/ 3105568。JSTOR 3105568。
Cēbers, A. (2002年12月13日). 「回転磁場中の細長い磁性液滴のダイナミクス」. Phys. Rev. E. 66 ( 6) 061402. Bibcode : 2002PhRvE..66f1402C . doi : 10.1103/PhysRevE.66.061402 . PMID 12513280 .
Cēbers, A. & I. Javaitis (2004). "回転磁場中の柔軟な磁気鎖のダイナミクス". Phys. Rev. E . 69 (2) 021404. Bibcode : 2004PhRvE..69b1404C . doi : 10.1103/PhysRevE.69.021404 . PMID 14995441 .
Cēbers, A. & M. Ozols (2006). "回転磁場中の活性磁性粒子のダイナミクス". Phys. Rev. E . 73 (2) 021505. Bibcode : 2006PhRvE..73b1505C . doi : 10.1103/PhysRevE.73.021505 . PMID 16605340 .
Tao Song 他 (2004 年 6 月)「体外研究のための回転永久磁場曝露システム」IEEE Transactions on Applied Superconductivity 14 (2): 1643–6 . Bibcode : 2004ITAS...14.1643S . doi : 10.1109/TASC.2004.831024 .
Labzovskii, LN、AO Mitrushchenkov、およびAI Frenkel、「電気導体におけるパリティ非保存電流」。1987年7月6日。（編著、連続電流は回転磁場の影響下で発生することを示している。）
海軍電気工学訓練シリーズ、モジュール05 - 発電機とモーターの概要、第4章交流モーター、回転磁界（NEETSの書籍の別バージョン、広告なしバージョンが利用可能です）
回転磁場、eng.ox.ac.uk
テスラの自伝、III．私の後期の取り組み；回転磁場の発見
ニコラ・テスラと電磁モーター、今週の発明家アーカイブ。
ガリレオ・フェラリス：回転する磁場
単相誘導電動機
HY Guo、AL Hoffman、D. Lotz、SJ Tobin、WA Reass、LS Schrank、GA Wurden、「Translation, Confinement and Sustainment Experimentにおける電流駆動のための回転磁場発振器システム」、2001年3月22日。
Putko, VF、および VS Sobolev、「回転磁場が直流プラズマ発生器の特性に及ぼす影響」。
円筒形インダクタの縦方向電流を有するプロセスリアクター内の平面平行回転磁場の一般化数学モデルの構築と、グラフィカル計算機を用いた高速計算。https ://www.researchgate.net/publication/385877325

外部リンク

回転磁場：インタラクティブ講義
回転するフィールドのアニメーション（YouTube動画）
「回転磁場」。インテグレーテッド・パブリッシング。
「誘導電動機 – 回転磁界」

特許

米国特許0,381,968、テスラ、「電磁モーター」。
米国特許第3,935,503号、レス、「粒子加速器」。

[1] グラハム、フランク・ダンカン (1921)。オーデルのエンジニアとメカニックの手引き。ニューヨーク：THEO. AUDEL & CO. p. 594。

[:0-2] 1 2 Bucher, Elmer E. (1919 年 1 月). 「実践的な無線指導」 . The Wireless Age . 6 (4): 18–19 .

[3] Carlson, W. Bernard (2013). Tesla: Inventor of the Electrical Age . Princeton University Press. pp. 52–54 . ISBN 978-1-4008-4655-9。

[4] Carlson, W. Bernard (2013). Tesla: Inventor of the Electrical Age . Princeton University Press. p. 55. ISBN 978-1-4008-4655-9。

[Babbage_(1825)-5] Babbage, C.; Herschel, JFW (1825 年 1 月). "回転中の様々な物質によって発現する磁気に関する M. Arago の実験の再現に関する報告" . Philosophical Transactions of the Royal Society . 115 : 467– 496. Bibcode : 1825RSPT..115..467B . doi : 10.1098/rstl.1825.0023 . 2012 年12 月 2 日に取得.

[Thompson_(1895)-6] トンプソン、シルヴァナス・フィリップス(1895)。多相電流と交流モーター(第 1版)。ロンドン: E. & FN Spon。p. 261。2012年12 月 2 日に取得。

[Bailey_(1879)-7] ベイリー、ウォルター（1879年6月28日）。「アラゴの回転を生成する方法」。フィロソフィカル・マガジン。3 （1）。テイラー＆フランシス：115–120。Bibcode：1879PPSL ....3..115B。doi：10.1088 /1478-7814/3 / 1/318。

[Vuckovic_(2006)-8] Vučković, Vladan (2006年11月)。「発見の解釈」(PDF)。セルビア電気技術者ジャーナル。3 (2) 。 2013年2月10日取得。

[9] ヒューズ、トーマス・パーク（1983）。『権力のネットワーク：西洋社会における電化、1880-1930年』ボルチモア：ジョンズ・ホプキンス大学出版局、117ページ。ISBN 978-0-8018-2873-7。

[10] 「フェラーリ」。『エンサイクロペディア・アメリカーナ：ファルスタッフからフランケまで』第11巻（国際版）。コネチカット州ダンベリー：スコラスティック・ライブラリー。2004年。124ページ。

[11] Carlson, W. Bernard (2013). Tesla: Inventor of the Electrical Age . Princeton University Press. pp. 63–68 . ISBN 978-1-4008-4655-9。

[12] テスラ神話の解明

[13] オニール、ジョン。『放蕩な天才：ニコラ・テスラの生涯』55～ 58ページ。

[14] フーシャー、H.;サヴァゲビ、M.ヴァヘディ、A. (2007)。「同期発電機：過去、現在、そして未来」。アフリコン 2007。 pp. 1–7 . doi : 10.1109/AFRCON.2007.4401482。ISBN 978-1-4244-0986-0. S2CID 28833835 .

[15] 交流電力の歴史とタイムライン

[16] 米国海軍人事局 (1945)。航空機電気に関する高度な研究。ワシントン：米国政府印刷局。pp. 149–150。

[rmf-17] 回転磁場の生成| electricaleasy.com

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