今回は、「磁界中のコイルに働くトルク」についての説明です。
１．ポイント
磁界中のコイルに働く全体のトルク
磁界中のコイルに働く全体のトルクは、磁束密度×電流×コイルの面積となる。
２．磁界中のコイルに働くトルク
磁界中のコイルに電流を流した時にコイルに働くトルクについて考えます。
トルクとは、固定された回転軸を中心に働く力のモーメント(力と距離のベクトル積のこと)です。
磁界中でコイルに働くトルクに関しては、回転軸から力が掛かる箇所までの距離に電磁力をかけた値となります。
図1のように、磁束密度B[T]の平等磁界中で有効な長さl[m]、幅a[m]のコイルに電流I[A]を流したとします。
磁界中の導体(コイル)に電流を流している為、「フレミング左手の法則」に従って電磁力が発生します。
※コイルの辺abと辺cdにはそれぞれ電磁力が発生しますが、磁束と向きが一致している辺bcには電磁力が発生しません。
この時に発生する電磁力F[N]は以下のようになります。
電流の向きはコイル内で折り返すことにより途中で反転している為、辺abと辺cdに働く電磁力の向きも反転しています。
各辺に掛かるトルクT[Nm]は、回転軸から電磁力がかかる箇所(辺ab及び辺cd)までの距離a/2[m]に電磁力F[N]を掛けた値になります。
つまり、コイルに働く全体のトルクT0[Nm]は辺abと辺cdに働くトルクの和になります。
l×aはコイルの面積のことなので、コイルに働く全体のトルクT0[Nm]は、磁束密度B[T]×電流I[A]×コイルの面積S[m2]となります。
この関係をうまく利用して、コイルの組数を増やし、コイルに流す電流を入り切りすることでモータは回転しています。
以上、「磁界中のコイルに働くトルク」についての説明でした。
