直流機の電機子反作用について
直流機の電機子反作用というのは， 電機子電流により界磁が傾き，電気的中性点がずれるなどの現象を指す．これにより，整流子においてフラッシュオーバが生じるなどのトラブルが起きる．これらは後半で述べるとして，まずは電機子電流により直流機内の磁束がどのように変化するのか考えていく．図1は電機子電流により回転子自身が静止している磁石のように表されることを示している．
図1.電機子電流の大きさによる電機子反作用の強さ
回転子がいくら回転しても，回転子の左半分は紙面奥向きに電流が流れ，右半分は紙面手前向きに電流が流れ続けるのでこの場合回転子が構成する電磁石のＳ極は常に上でＮ極は常に下となる．そして電機子電流を強めると（同図右側），その電磁石が強まる．
このことを磁束のベクトルで表した図が下の図2である．
図2.電機子電流の大きさによる合成磁束の変化
白抜きの矢印が”固定子磁束”であり，電機子反作用を無視したときの磁束である．一方で電機子電流による磁束は縦方向だったので青の矢印で示したような磁束となる．その合成は黒い矢印で示したように，水平から若干傾く（この場合は右下がりの矢印となる）．そして電機子電流が大きい場合はより水平から右下へと合成磁束が傾いていく．
これを別の言葉で表すと「電気的中性点が傾く」ともいえる．
図3.電機子電流の大きさによる電気的中性点の変化
図3は電気的中性点の傾きを表している．電機子電流が0ならば合成磁束は水平なので，電気的中性点は垂直になる．つまり垂直な線を隔てて起電力の符号が逆転する．ただ電機子電流が増えていけば合成磁束は時計回りに傾いていくので必然的に電気的中性点も時計回りに傾いていくのである．一方で幾何学的中性点は垂直なままなので，明らかに整流子ブラシの接触点が適当ではない（ブラシの接触点も電気的中性点の傾きに合わせて回転させねばならない）とわかる．
そこで，この電機子反作用の効果を加味した２つの対策を次の図4に示す．
図4.電機子反作用の補償方法（左：進角調整，右：補極）
図4は，電機子反作用に対する２つの異なる対策を示している．一つは同図左側に示したようにブラシ接触点を電気的中性点の傾きに合わせてずらす進角調整，もう一つは同図右側に示したように回転子が生じさせた起磁力をそのまま打ち消すために補極を設ける方法である．進角調整の場合は電機子電流が変化してしまうと調整角度が最適ではなくなるので，トルクが大きく変わる用途では使えない．それ以外にも固定子磁極に補償コイルを埋め込む方法などもある．
この項の内容に関する，より詳細で完全な解説は，【徹底解説 電動機・発電機の理論】の§３－４後半にて展開されています．
是非ご参照を!!
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