かご形ロータバー：機能、利点、よくある問題と解決策

一般的な電動モーターの構成部品にかご形ロータバーがありますが、その仕組みを理解するのは別問題です。

まず、かご形ロータの名はリスの檻に構造が似ていることに由来しますが、機能面ではリスの檻とは無関係です。

実際、かご形ロータの機能は多岐にわたり、電力損失の防止から回転力の発生まで、モーター内の他の重要部品と同様に効率向上に寄与します。

これらはすべて、かご形ロータバーのスキュー（斜め配置）によって可能になります。この部品がモーターでどう機能するか、理解を深めましょう。

かご形ロータバーとは

多くのモータータイプの中で、かご形誘導モーターはシンプルで堅牢な構造ゆえに、低コスト・低メンテナンスという特性で最も需要が高いモーターの一つです。

標準的なかご形ロータは、コアとなる鋼板積層のシリンダーに、アルミニウムまたは銅のバーが外周に等間隔で軸方向に配置され、両端がエンドリングで永久的に短絡されています。

ロータバーの形状をわずかに調整することで、速度-トルク特性を変更でき、低速トルクの最大化や起動電流の最小化が可能です。

かご形ロータバーがスキューされている理由

他のモーターとは異なり、かご形ロータの組み立ては少し特殊です。ロータバーはスキュー（斜め）またはスラント（傾斜）しており、それには複数の理由があります。

コギングの防止

ロータ導体が直線的（互いに平行でない）場合、固定子とロータの間で強い結合や磁気ロックが起こりやすくなります。フル電圧をかけても起動不能になります。

スキューはこの現象（コギング）を防ぎます。

起動トルクの向上

スキューによりロータバーの長さが増し、断面積が減少します。導体抵抗は両方に依存するため、抵抗増加でロータ回路の力率が改善し、起動トルクが向上します。

クローリングの防止

誘導モーターが極めて低速で運転する現象をクローリングと呼び、高調波によるトルク振動が原因です。ロータをスキューすると歯高調波が効果的に減少し、この悪影響を回避できます。

磁気ハムの低減

スキューまたはスラント構造により磁気ハムが低減し、ロータロックの可能性が減り、モーターがより静かに運転できます。

かご形ロータバー故障の兆候

残念ながら、かご形ロータバーの故障は避けられません。電動モーターオーバーホールで故障の根本原因を突き止める必要が生じます。

避けられない事象ですが、モーターを元の状態に復旧させたり、故障を未然に防いだりする方法はあります。

以下の兆候に注意して故障を早期発見しましょう。

• バーの断裂：通常、スロット部、エンドリングとバーの接合部、バーがコアに入る部分で発生します。
• 過度な起動：使用回数と起動回数の増加により、モーター性能が徐々に低下します。
• リングロータ：溶接不良によりロータ巻線に断線が生じ、元の位置からズレます。
• 長い起動時間：大きな慣性負荷が主原因で、モーターに不必要な負担がかかり永久的な損傷につながります。
• ベアリング故障：すでに張られたベルトに過負荷がかかると発生。他に応力や軸方向衝撃も原因です。

モーターの異常や改善方法を理解するには、設備のあらゆる部品を完全に把握する必要があります。カーボンブラシやコンミュテーターも重要ですが、かご形ロータも同様です。

仕組みを知れば、電動モーター修理のタイミングがわかります。ただしこれらはかご形ロータバーの基礎に過ぎません。上記の兆候が見られない場合は、電動モーターサービスを依頼して問題を特定するのが賢明です。