モータとは何か?使用する部品や仕組みを解説

small dc motor gear on white backgroud

モータは、機械を動かすための動力として、さまざまな機械に搭載されている装置です。

モータには、コイルと鉄心などにより構成された電磁石や、永久磁石が内蔵されています。これらの磁石のN極とS極が引き合う、または反発する特性を利用することで、モータは回転力を生むことができます。

モータは自動車や家電などの幅広い製品に採用されているので、回転力を生む装置であることはご存知の方も多いかと思われます。しかし、モータを構成する部品や仕組みについては知らない方も多いのではないでしょうか。

そこで今回は、モータで使用している主な部品や仕組みについて解説します。

■モータとは

モータとは、別名「電動機」とも呼ばれるモノで、電流を流すと電気エネルギーを回転力に変換できる装置のことを指します。

機械を動かすためには動力を必要としますが、モータを利用すればほとんどの機械を動かせられます。モータは単独だと回転運動を行う装置ですが、ボールねじやギアと組み合わせれば、機械を直線運動させることも可能です。

■モータの用途

モータは、私たちの身の周りにある機械に多く搭載されています。しかし、主に部品として機械に内蔵しているモノのため、直接目にする機会は少ないかもしれません。

以下では、モータを搭載している身近な機械の一例を紹介します。

・自動車:ドアのロックや窓、ミラーの開け閉めなど

・工具:電動ドライバーなどのチップを回転させる動力

・プリンター:用紙の読み取りや紙を送る動力

・ハードディスク:情報を記録させるための記録面を回転させる動力

・ドライヤー:ファンを回転させる動力

・ゲーム機:ディスクの出し入れやコントローラーの振動

・ラジコン:車輪の向きの変更や本体を走らせるための動力

モータはひとつの機械に対して、複数個搭載しているモノが多くあります。特に自動車は動力を必要とする箇所が多く、それに伴いモータの数も多く搭載されています。

■モータの主要部品

しょう。

・コイル

鉄心に巻く導線のこと。コイルに電流を流すと電磁石になり、モータが回転する力を生みます。素材は主に銅が採用されています。

・鉄心(コア)

コイルに流れた電流により、電磁石のはたらきをするモノ。素材は名前の通り鉄を採用します。

・永久磁石

モータの回転力を生むための磁界をつくる部品。永久磁石はN極とS極があり、異なる極同士は引き合い、同じ極同士は反発しようとする力がはたらきます。

・コミテーター(整流子)

コイルに流れる電流の向きを自動で切り替えられる部品。コミテーターにより電磁石のN極とS極がタイミングよく切り替わり、モータが常に回転力を生むようになります。

・ブラシ

電流の出入り口であり、コミテーターに接触させて電流をコイルに流すための部品。ブラシは動かないように固定しますが、コミテーターは回転するため、接触箇所は常に擦れることになります。

■モータの仕組み

モータは、電流を流して鉄心を電磁石に変化させることで回転力を生みます。ここでは、最も一般的なモータである「DCモータ」の仕組みについて解説します。

DCモータの構造は、大きく分けて「ロータ(回転子)」と「ステータ(固定子)」の2つに分けられます。

ロータは、コイル・鉄心・コミテーターのようなシャフトと繫がった部分のことで、電気エネルギーを与えると回転する部品の構成を指します。

ステータは、主にモータの外観や、永久磁石・ブラシなどを構成している部分のことで、ロータを回転させるための力を発生させますが、ロータと違って回転はしません。

ブラシを通してコミテーターに直流の電気を流すと、ロータが電磁石になり、ステータにある永久磁石に、引き寄せられる力と反発する力が作用して回転力を生みます。

コミテーターは、切れ目の部分がブラシを通ることで、コイルの電流の流れが切り替わる特性をもちます。コイルの電流の流れが切り替わると、電磁石のN極とS極が切り替わり、ロータが回転し続けられるようになります。

ロータの回転力は、どのタイミングで電流を流しても同じになるように設計してあるので、途中で回転が途切れることもありません。

■モータの仕組みを知ろう

モータは、電流を流すことで動力を生む装置です。用途は幅広く、自動車や家電などの身近な製品にも多く搭載されています。

モータの構造は、大きく分けると「ロータ(回転子)」と「ステータ(固定子)」の2つがあります。コイル・鉄心・コミテーターのようなシャフトと繫がった部分を「ロータ」、永久磁石やブラシなどの回転はしないものの、ロータを回転させるための力を発生させている部分を「ステータ」と呼びます。

ブラシを通して電流をロータに流すと、ロータが電磁石になり、外側に配置された永久磁石に反応して回転力を生みます。モータはコミテーターにより、電磁石のN極とS極を自動でタイミングよく切り替えることで、モータが回転力を生み続けるようになります。