DCモーター（直流モーター）

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DCモーターとは

DCモーター（直流モーター）とは、直流電源（DC＝向きが一定の電流。乾電池やバッテリーなど）で回転するモーターです。電池とモーターを線でつなぐだけで回る、最も身近で構造が単純なモーターです。

身近な例で言うと、ミニ四駆やラジコンカーのモーターがまさにDCモーターです。乾電池を入れると回り、電圧を上げれば速く回ります。プラスとマイナスを逆につなぐと逆回転する、というのも体験したことがあるのではないでしょうか。

DCモーターの基本部品は「界磁（磁石）」「電機子（コイル）」「整流子」「ブラシ」の 4 つです。上の図解①でそれぞれの位置と役割を確認してください。

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回転原理

DCモーターが回るのは、「磁界の中で電流を流すと、その導線に力が働く」という物理法則を使っているからです。この力の向きを示すのがフレミング左手の法則です。

左手の3本の指を直角に開くと、それぞれが次を表します。
・中指＝電流：コイルに流す電流の向き
・人差し指＝磁界：N極からS極へ向かう向き
・親指＝力：コイルが動く（回る）向き

コイルの上辺と下辺では電流の向きが逆なので、働く力も逆向きになります。すると偶力（回そうとする力の組）が生まれ、コイルが回転します。働く力の大きさは F = B × I × L（磁界 × 電流 × 導線の長さ）で表されます。

ここで重要なのが整流子とブラシの役割です。コイルが半回転すると力の向きが逆になってしまい、そのままでは止まってしまいます。そこで整流子が半回転ごとに電流の向きを切り替えることで、コイルには常に同じ向きの回転トルクが働き、回り続けられるのです。

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用途と特徴

DCモーターは電圧を変えるだけで簡単に回転速度を調整できるのが大きな特徴です。電池で動かせて構造が単純なので、小型・低コストの製品に広く使われます。

代表的な用途は以下のとおりです。
・おもちゃ・模型：ミニ四駆、ラジコン、プラレール
・家電：扇風機、電動ドライバー、電動歯ブラシ
・自動車：パワーウィンドウ、ワイパー、電動シート
・パソコン周辺機器：冷却ファン、光学ドライブ

メリットとデメリットを整理すると、
・長所：直流電源で動く／速度制御が簡単（電圧に比例）／構造が単純で安価／始動トルクが大きい
・短所：ブラシと整流子が擦れて摩耗する（定期交換が必要）／接点で火花が出てノイズの原因になる

なお、このブラシの摩耗をなくすために整流子・ブラシを廃し、電子回路で電流の向きを切り替えるブラシレスDCモーターも普及しています。DCモーターの要点を整理すると、「直流で動く」「フレミング左手の法則」「整流子で電流の向きを切り替える」「速度制御が容易」の4点になります。