電動機(モーター)に必要な磁場Bは電流に比例する電磁石で発生させ維持する
のにどれだけの電気エネルギーが必要か簡単な等価回路で計算しよう。
導線を巻いた電磁石は固有のインダクタンスLと導線の内部抵抗Rの直列回路
--[L]--[R]--
にスイッチONで瞬間的に電圧Eを加えるとすれば、等価回路の微分方程式は
Ldi/dt + Ri = E t=0,i=0 となる。
数学解は i = E/R(1-exp(-R/L)t) で 定常状態 t->∞ , i = E/R
結果を解析すると、定常状態までの電力エネルギーは
Li^2/2 が磁場のエネルギー Ri^2/2 がジュール熱になる。
定常状態では供給電力の全て E^2/R = Ri^2 がジュール熱になる。
基本的にローレンツ力の磁場Bは仕事をしないから、電動機の電磁石で強い磁場を
維持する為だけの電流で,Ri^2の電力損失が常時発生する。
電動機のローレンツ力(トルク)に必要な磁場を強力な永久磁石で置き換えれば
電力効率を飛躍的にアップできる。(電池電源の機器では必須)
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