こんにちは，ハヤシライスBLOGです！
今回は誘導機の原理について，できるだけ分かりやすく解説します。よろしくお願いします！
誘導機とは
誘導機には誘導発電機と誘導電動機があります。誘導発電機の場合は，誘導機を回転させる力を交流の電気エネルギーへ変換し，誘導電動機の場合は，交流の電気エネルギーを誘導機を回転させる力へと変換します！
誘導機電動機の原理
誘導機の原理について，誘導電動機を例にざっと説明してしまうと，以下のようになります。
- 回転磁界（固定子巻線に流れる電流により作られる）によって
- フレミングの右手の法則により，回転子の巻線に電流が流れ，
- その電流が回転磁界と作用し，フレミングの左手の法則により回転子に力が働き，回転子が回転する
何故，回転磁界によって回転子の巻線に電流が流れるのか，何故，その電流が回転磁界と作用することで回転子に力が働くのかを理解するには，以下の2つがポイントになります。
誘導機の原理を理解するPoint
- フレミングの右手の法則（回転子の巻線に電流が流れる理由）
- フレミングの左手の法則(回転子の電流が回転磁界から力を受ける理由)
今回は少しボリュームが多いので，この記事ではフレミングの右手の法則によって，何故回転子の巻線に電流が流れるのかを解説していきますね(^^)/回転子に流れた電流が，フレミングの左手の法則によって，回転磁界からどのように力を受けるかが知りたい方は，この記事の後に以下の記事を見てみてください！勿論無料で読めます(^^)/
フレミングの右手の法則
磁界の中を導体が移動する場合，図の向きに導体に電圧が発生します
図1 フレミングの右手の法則
例えば下の図では，フレミングの右手の法則により，左側の導体には手前⇒奥の向きに，右側の導体には奥⇒手前の向きに電圧が発生します(^^)/
図2 フレミングの右手の法則の一例
上の図では，磁界は止まっていて導体だけが回っていますが，誘導機では磁界が回転磁界なので，磁界と導体の両方が回転します！ただその場合も，回転磁界と導体のスピードに差があれば導体に電圧が発生します！これは，重要なポイントになるので，実際に3つのケースに分けて考えてみましょう(^^)/
なお，各ケースの後ろに誘導電動機，誘導発電機と書いてあります。実は，導体の回転速度と回転磁界の回転速度の大小関係で，誘導機は誘導電動機になったり誘導発電機になったりします！この記事ではひとまずふーん程度に覚えて頂ければ結構です(^^)/
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- 導体の回転速度＜回転磁界の回転速度の場合（誘導電動機）
- 導体の回転速度＞回転磁界の回転速度の場合（誘導発電機）
- 導体の回転速度＝回転磁界の回転速度の場合
導体の回転速度＜回転磁界の回転速度の場合（誘導電動機の場合）
例えば，図3(a)のように，磁界が反時計回りに1秒間に50回転し，導体がそれよりも遅い1秒間に45回転しているとしましょう！この場合，回転磁界よりも導体の方がスピードが遅いので，磁界から見ると導体が回転方向と反対方向（この例では時計回り）に5回転して見えます！（図3(b)参照）
(a)：外から見た場合
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(b)：回転磁界から見た場合
図3 導体の回転速度＜回転磁界の回転速度の場合磁界から導体を見るイメージとしては，電車をイメージしてみましょう！自分が乗った電車(=磁界)よりも遅い電車(=導体)を見ると，遅い電車（導体）が，2つの電車の速度の差(50-45=5m/s)で，進行方向と反対向きに進んで見えますよね？それと全く同じ考え方です！下の図を参考にしてみてください(^^)/
図4 導体の回転速度＜回転磁界の回転速度の場合のイメージ図このように磁界から見た導体の動きを考えると，図2と同じように，磁界を止めて導体だけが動くものとして考えることができますので，フレミングの右手の法則を考えやすくなりますね。
実際に下の図を使って考えてみましょう！これまで説明してきたように，回転磁界から見ると導体は回転方向と反対方向に移動しますので，フレミングの右手の法則により起電力が発生します。一般的な誘導機は，回転子の巻線の端っこが短絡されていますので，コイルに発生した電圧によって電流が流れます(^^)/
このように，回転磁界と回転子の速度に差があると，フレミングの右手の法則により回転子の巻線に電圧が発生し，その巻線は端っこが短絡されているので，電流が流れます。これが，回転磁界によって回転子の巻線に電流が流れる理由になります(^^)/
図5 導体の回転速度＜回転磁界の回転速度の場合 -
（参考）誘導機などの回転機の基礎を0から勉強したい方にオススメの書籍
今回の記事では，誘導機の原理を中心に解説していますが，実際に大学の講義の試験の問題や電験3種の試験を解くには，もっと幅広い知識が必要になります！以下の書籍は，誘導機などの回転機（直流機，誘導機，同期機）を0から勉強する初学者の方にとってもオススメの本です！沢山のイラストを用いて，誘導機を0から丁寧に説明しているだけでなく，変圧器や直流機、同期機についても丁寧に解説されています！また，付録の問題集では，電験3種の過去問が単元毎に整理されているので，理解度を確認するのに非常に便利です！著者も愛用していますので，是非読んでみてください(^^)/
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導体の回転速度＞回転磁界の回転速度の場合（誘導発電機の場合）
次に，回転磁界の回転速度よりも導体のほうが速い場合です。図6(a)のように，回転磁界が反時計回りに1秒間に50回転し，導体がそれよりも速い1秒間に55回転しているとしましょう！この場合，回転磁界よりも導体の方がスピードが速いので，図6(b)のように，磁界から見ると導体が回転方向（この例では反時計回り）に5回転して見えます！
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(a)：外から見た場合
(b)：回転磁界から見た場合
図6 導体の回転速度＞回転磁界の回転速度の場合
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磁界から導体を見るイメージとしては，自分が乗った電車(=磁界)よりも速い電車(=導体)を見ると，速い電車（導体）が，2つの電車の速度の差(55-50=5)だけ速く見えます！
図7 導体の回転速度＞回転磁界の回転速度の場合のイメージ図
回転磁界から見た導体の動きを考えると，前の例の図5と同じように，導体に電圧が発生して電流が流れますね！ただし，導体と回転磁界の速度が先程とは逆転しているため，図5と回転方向が逆になっていますね！つまり，誘導電動機と誘導発電機では，回転磁界から見た導体の回転方向が全く逆になります！これは重要なポイントになりますので，覚えておきましょう！
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図8 導体の回転速度＞回転磁界の回転速度の場合
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導体の回転速度＝回転磁界の回転速度の場合
最後に導体と回転磁界の回転速度が同じ場合です。図9(a)のように，導体も回転磁界も反時計回りに1秒間で50回転しているとしましょう！この場合，回転磁界と導体のスピードが同じので，磁界から見ると導体が静止して見えます！（図9(b)参照）
(a)：外から見た場合
(b)：回転磁界から見た場合
図9 導体の回転速度=回転磁界の回転速度の場合 -
磁界から導体を見るイメージでは，今度は自分が乗った電車(=磁界)と相手の電車(=導体)が全く同じ速度になりますから，相手の電車が止まって見えますね！
図10 導体の回転速度＝磁界の回転速度の場合のイメージ図磁界から見た導体の動きを考えると，導体は止まって見えますので，速度を持ちません。したがって，導体に電圧は発生しません。また，電圧が発生しないので電流も流れません(^^)/
図11 導体の回転速度=回転磁界の回転速度の場合
まとめ（誘導機の回転子に電流が流れる原因）
お疲れ様でした(^^)/ 最後にまとめです。
・誘導機の回転子には，回転磁界と導体の速度に差がある場合，フレミングの右手の法則により回転子の巻線に電圧が発生する
・誘導機の回転子の巻線は端っこが短絡されているので，発生した電圧によって電流が流れる
・ただし，回転磁界と導体の速度が同じ場合，回転子の巻線に電圧が発生しないため，回転子に電流は流れない（参考）誘導機を分かりやすく解説してみた！
以下は，誘導機の回転子電流が，フレミングの左手の法則により，回転磁界からどのように力を受けるか，誘導機の等価回路を分かりやすく解説した記事になりますI無料で読めるので，是非読んでみてください(^^)/
- 今回の記事はここまでです！ お疲れさまでした！
