- モーターの種類 -誘導モーターとは
１．誘導モーターとは何か、その原理と構造・用途
誘導モーターとは、非同期モーターのことで、交流電源に直接接続して使用することができるモーターです。
回転する磁場の中で、同期モーターは磁場と同期して回りますが、非同期モーターは磁場より少し早く、または遅く回ることからこの名がつきました。誘導モーターは安価であり、また大容量化するほど効率が向上しています。
＜用途＞
ポンプ・圧縮機・送風機などの産業用途として広く使用されています。産業用途以外では、家庭用の小容量分野などで使用されています。
＜動作方式＞
誘導モーターの動作は、原理が複雑で、非線形の特性を持っています。動作原理はローターバーに電流を流す動作と、流れた電流が電機子電流となってステータの磁束との相互作用でトルクを発生する動作の２つがあります。
２．誘導モーターの種類
＜単相モーターと三相モーター＞
誘導モーターは、電源の違いにより、三相交流を電源とする三相モーターと、単相による単相モーターに分類することができます。さらに三相モーターはローター（回転子）の構造から、かご形と巻線形に分類されます。
＜三相モーターの種類＞
| かご形モーター | 巻線形モーター |
|---|---|
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かご形モーターは、積層鋼板からなる円筒の外周部に溝を穿ち、その中に棒状の２次導体を収納しコア端部にてリングで接合された構造をしています。 棒状の導体とリングによる構造が、まるでリスがくるくると回す回転かごに似ているところから、かご形モーターと呼ばれているようです。 |
巻線形モーターは、棒状の導体に代えて多相の巻線を収納し、軸に沿わせて引き出した先からブラシ経由で固定部に導いたあと、適正な値の抵抗を介し短絡された構造をしています。 抵抗値によってトルク特性を操作できたり、２次側で不可避的に発生するジュール損を機外に導いて冷やす等、利点は多々ありますが、電気自動車には使用されず、風力発電用など大容量の特殊な用途にしか使用されません。 |
３．かご型誘導モーターについて
＜開発経緯＞
かご型誘導モーターの２次導体は、当初から今の形態であってわけではありません。ある時、技術者が巻線形誘導モーターを回していたところ、運転ミスで２次導体が至るところで溶融、短絡しました。
それにも関わらず、正常に回り続けている様子を見て、わざわざ端子まで引き出して短絡せずとも、ローター上ですべて短絡してしまえば機能することを着想し、かご形誘導モーターが成立しました。
＜発展＞
当初は、棒状の導体をリングに差し込んで銀ロー等で溶着する方式のみでしたが、その後アルミダイキャストが着想されました。
アルミは銅の倍の抵抗値を持ち、そのうえダイキャスト時に生じる「巣」がさらに抵抗値を引き上げるので効率は低くなりがちですが、安価で堅牢なことから、今や誘導モーターの主流となっています。