なぜ DC 機械に整流子が採用されているのでしょうか?

A 整流子DC モーターや DC 発電機などの DC (直流) 機械に採用されているのには、次のような重要な理由があります。

AC から DC への変換: DC 発電機では、整流子は、電機子巻線に誘導された交流 (AC) を直流 (DC) 出力に変換する働きをします。アーマチュアが磁界内で回転すると、整流子は適切な瞬間に各アーマチュア コイルの電流の方向を反転させ、生成された出力電流が一貫して一方向に流れるようにします。

電流の方向の維持: DC モーターでは、ロータが磁界内で回転するときに、整流子によって電機子巻線を流れる電流の方向が一定に保たれます。この一方向の電流の流れにより、モーターの回転を駆動する連続トルクが生成されます。

トルクの生成: 電機子巻線の電流の方向を周期的に反転することにより、整流子は DC モーターに一定のトルクを生成します。このトルクにより、モーターは慣性や外部負荷に打ち勝つことができ、スムーズで継続的な回転が可能になります。

アーマチュア短絡の防止: 整流子セグメントは互いに絶縁されており、隣接するアーマチュア コイル間の短絡を防止します。整流子が回転すると、隣接するコイルとの接触を避けながら、各電機子コイルがブラシを介して外部回路との電気的接触を維持します。

速度とトルクの制御: 整流子の設計と、セグメントの数および巻線構成により、DC マシンの速度とトルク特性を制御できます。印加電圧や磁場の強さなどの要因を変更することで、オペレーターは特定の要件に合わせてモーターまたは発電機の速度とトルク出力を調整できます。

全体として、整流子信頼性の高い電気接続と電流の方向と大きさの制御を維持しながら、電気エネルギーから機械エネルギーへの変換(モーターの場合)、またはその逆(発電機の場合)を容易にすることで、DC機械の動作において重要な役割を果たします。