電磁誘導わかりやすく解説：物流業従事者が知るべきコイル磁石原理

電磁誘導わかりやすく

電磁誘導の基本原理コイル磁石関係

電磁誘導とは、コイル（導線を巻いたもの）と磁石の相互作用により電流が生じる物理現象です。この現象の基本的な仕組みは非常にシンプルで、コイルに対して磁石を近付けたり遠ざけたりすることで電気が発生します。
参考）https://lab-brains.as-1.co.jp/enjoy-learn/2023/03/43439/

 

電磁誘導を理解するための重要なポイントは以下の通りです。

• 磁界の変化が必要：コイル内の磁界が変化することで電流が流れる

  参考）https://www.try-it.jp/keyword_articles/55/

   

• 相対的な動きが重要：磁石を動かしても、コイルを動かしても電磁誘導が起こる

  参考）https://simscale.kke.co.jp/caepedia/what-is-magnetostatics/what-is-electromagnetic-induction/

   

• 誘導電流の発生：電磁誘導によってコイルに流れる電流を誘導電流と呼ぶ

実際の実験では、検流計につないだコイル内に棒磁石を出し入れすると、検流計の針が振れることで電流の発生を確認できます。これは磁束（磁力線の束）の変化によってコイル内に起電力が生じるためです。
参考）https://rikeilabo.com/law-of-electromagnetic-induction

 

電磁誘導のファラデー法則レンツ法則

電磁誘導を支配する二つの重要な法則について解説します。まず、ファラデーの電磁誘導の法則は、1831年にマイケル・ファラデーによって発見されました。
ファラデーの法則の内容。

• 閉回路に生じる誘導起電力の大きさは、その回路を貫く磁界の変化の割合に比例する

  参考）https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%83%A9%E3%83%87%E3%83%BC%E3%81%AE%E9%9B%BB%E7%A3%81%E8%AA%98%E5%B0%8E%E3%81%AE%E6%B3%95%E5%89%87

   

• コイルの巻数が多いほど、より大きな起電力が発生する

  参考）https://www.try-it.jp/chapters-8559/sections-8713/lessons-8719/

   

• 磁束の変化が速いほど、発生する起電力も大きくなる

レンツの法則の原理。
レンツの法則は1833年にハインリヒ・レンツによって発見され、誘導電流の方向を示します。この法則の要点は以下の通りです：
参考）https://hegtel.com/lenz.html

 

• 誘導電流は磁束の変化を妨げる方向に流れる
• 磁束が増えるときは減らす向きの電流が流れる
• 磁束が減るときは増える向きの電流が流れる

これらの法則により、コイルは磁界の変化をさまたげようとする性質を持つことがわかります。
参考）https://chuugakurika.com/2017/11/03/post-362/

 

電磁誘導発電機原理仕組み

発電機は電磁誘導の最も重要な実用例の一つです。発電機の基本原理は、磁界の中をコイルが回転することで電磁誘導により起電力が発生することにあります。
参考）https://hegtel.com/generator.html

 

発電機の構成要素。

• 回転子（ローター）：磁石や電磁石で構成され、回転によって磁力を発生

  参考）https://hatsudenki.jp/column/column-841/

   

• 固定子（ステーター）：回転子を囲むコイル部分で、ここで電流が発生
• 動力源：エンジンやタービンなど、回転子を回転させる装置

発電の流れは次の通りです。

1. 動力源がローターを高速回転させる
2. 回転する磁石がコイル近くを通り、磁束が変化する
3. 電磁誘導により、コイル内に電流が流れる
4. 発生した電流が外部の機器に供給される

水力発電所では水の落下力、火力・原子力発電所では水蒸気の力を利用してタービンを回転させます。この仕組みにより、私たちの日常生活に欠かせない電気が作られているのです。
参考）https://hugkum.sho.jp/520700

 

電磁誘導物流現場センサー活用例

物流業界では電磁誘導技術が様々な場面で活用されており、業務効率化と安全性向上に大きく貢献しています。

 

ICカードシステムの活用。
物流倉庫での入退場管理や作業者識別に使用されるICカードは、電磁誘導の原理を利用しています。カード内にはICチップとコイル状の電気回路が内蔵されており、読み取り機が発生させる磁界にカードを近づけると誘導電流が流れ、データのやり取りが可能になります。
ワイヤレス充電技術。
フォークリフトやAGV（自動搬送車）などの電動機器では、ワイヤレス充電システムが導入されています。充電パッド内の送電用コイルから発生する磁界により、機器側の受電用コイルに誘導電流が流れ、バッテリーに電力が蓄えられます。
振動発電センサー。
倉庫や輸送車両の振動エネルギーを活用した発電システムも注目されています。バネと磁石を組み合わせた構造により、振動によって磁石がコイル内で往復移動し、磁束の変化から電力を得ることができます。
参考）https://orbray.com/magazine/archives/2610

 

電磁誘導応用技術物流業効率化

物流業界における電磁誘導技術の応用は、従来の概念を超えた革新的な効率化をもたらしています。特に注目すべきは、エネルギーハーベスティング技術の発展です。

 

逆磁歪効果センサーシステム。
最新の物流センサー技術では、逆磁歪効果を利用した振動発電が採用されています。高い逆磁歪効果を持つ棒状や板状の金属をコイル内に配置し、車両や設備の振動により金属が歪むことで磁束が変化し、数V程度の電圧を得ることが可能です。
IH技術の応用。
電磁誘導による誘導加熱技術は、物流倉庫での温度管理や食品保存に応用されています。磁界の変化によってコイル周辺に磁力線が発生し、効率的な加熱システムを実現します。
参考）https://www.kobetsu-shidou.jp/blog/sc11/4301/

 

次世代自動化システム。
電磁誘導を利用した非接触給電システムは、連続稼働が求められる自動仕分けシステムや搬送ロボットに革命をもたらします。従来のケーブル接続による制約を解消し、24時間連続稼働を可能にします。
これらの技術は、人手不足が深刻化する物流業界において、自動化と省力化を同時に実現する重要なソリューションとなっています。電磁誘導の原理を理解することで、これらの最新技術の仕組みを把握し、現場での適切な運用が可能になります。