方位磁針で三相交流モータの原理

登録日　199７/12/5
最終更新日　2003 12/20

目的
＜三相的電流発生器＞
　　三相交流の原理を考えてみると下図における�@・�A・�B点において瞬間を見てみると各相の線においてピークの三点は１本がプラスで残りの２線は流れ込みのマイナスと考えると直流と考えることが出来ると思う。その各点だけを交互に繰り返すことにより、三相的交流を作り出せるようにつくり回転できるようにすることにより、連続的に発生できるようにした
＜三相モータの製作＞
　方位磁針の回りにスター配線で線を巻き付けることにより、三相モータと考えて、方位磁針の針によって、磁界の合成方向を知ることが出来る。
また、三相を連続的に回転させることにより、方位磁針の針も回転することになり、三相モータと見なすとができる。
配線を一本変えることにより回転が反転することも確認できる。

三相交流の波形 各相のピークを�@・�A・�B点とすると

方位磁針に巻いたコイルのスター配線図 各点における電流の方向を記号で書き入れて 合成磁界の向きを書き入れましょう

材料●
　方位磁針（プラスチックケースが良いのかも知らない）　厚紙　　アルミ箔　０．７ｍｍ〜０．９ｍｍ位のエナメル線　電池　など

●方法●
（１）コイルの製作
　方位磁針に０．７ｍｍのエナメル線を巻き付けて、セロテープで固定して、３個作る。１２０度間隔で３個のコイルを巻かれている方向を同じにして、方位磁石に配置して裏をセロテープで固定する。今回は巻き終わりのエナメル線３本を剥いで接続してスター結線にする。巻きはじめの３本を横に配置してエナメルを剥ぎセロテープで厚紙に固定する
（２）ロータリースイッチの製作
　３点が接続できるようにと電池が載るように正三角形に厚紙を切り、これをスイッチとする。プラスは１点接続でマイナスは２点接続になるので、両面テープを１点は頂点に２点は辺になるように付けてアルミ箔を接点代わりに張り付ける。電池を載せて止め接点を接続くする。電池を手で持って回転させてロータリースイッチ代わりとする。 　その時の合成された磁界の向きを方位磁針にて観察する
●ポイント●
　厚紙に配置をしているためにスイッチと線の接触が上手くいかないときがあるので、上手くいかないときは指で３点を押さえてみてください。また、接続が連続でないので方位磁針が安定するのに１〜２秒かかるかもしれません。
　ロータリースイッチを自作しないで、良いのを付けたり、または、三相の電源を作り接続して回転させるのもおもしろいと思います。

＜紙からアクリル板へ＞更新２０００年１０月１２日
余りにも、紙だとみすぼらしくなるのでアクリル板で格好良く作ってみました。
また、三角部に電池を載せて回転できるようにしました。

＜配線用のアルミを板状に＞更新日２００３年１２月２０日
前回のアルミ部が三角形の板を回転させると段となって回転させにくいときがあったので、板状にして１２０度で切断して隙間を少し付けることにより、段差を気にすることなく回転できるように改良をした。

回転部拡大＜三相擬似的交流発生＞

授業で使用したプリントが一太郎ファイルでダウンロード出来ます。

上記ファイルのＰＤＦ版

投稿：愛知県立刈谷工業高校　児島高徳
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