巻線形三相誘導電動機とは？仕組みや特徴を解説
家電を知りたい
「巻線形三相誘導電動機」について教えてください。
家電製品マニア
巻線形三相誘導電動機とは、回転子導体が絶縁電線を用いた巻線で構成され、巻線端子を接続するスリップリングを備えた構造の電動機です。
家電を知りたい
回転子導体とは、電流が流れる部分ですか？
家電製品マニア
その通りです。回転子導体とは、回転子の回転軸に対して垂直に配置され、電流が流れて磁界を発生させる部分のことです。
巻線形三相誘導電動機とは。
「巻線形三相誘導電動機」とは、回転子導体が絶縁電線で巻かれた巻線を持ち、その巻線端子を接続するためのスリップリングを備えたタイプの電動機です。
巻線形三相誘導電動機とは
巻線形三相誘導電動機とは、電力による電気エネルギーを運動エネルギーに変換する回転機械のことです。交流電源から供給される三相交流電流を、固定子と呼ばれる導電体の部分に巻かれたコイルに通電させます。これにより、固定子に回転磁界が発生します。この回転磁界が、ローターと呼ばれる回転子の導電体の部分に電流を誘導し、回転磁界に対するローターの作用によって、運動が生じます。この仕組みにより、巻線形三相誘導電動機は、電力エネルギーを機械エネルギーに変換することができます。
巻線形三相誘導電動機の構造
巻線形三相誘導電動機の構造は、ステータ（固定子）とロータ（回転子）の2つの主要部分から構成されています。ステータは、円筒形の鉄心にスロットと呼ばれる溝が設けられ、そこにコイルが巻かれています。このコイルに三相交流電源を供給すると、回転磁界が発生します。
ロータは、円筒形の鉄心の中に銅導体が埋め込まれたものです。銅導体は、スロットと呼ばれる溝に配置され、端部は集合リングと呼ばれる金属製の円盤に接続されています。集合リングは、ブラシによって外部の回路と接続されます。
スリップリングの役割
スリップリングの役割
巻線形三相誘導電動機では、二次側コイルを回転体のローター側に配置します。ローターコイルに電流を流すためには、固定子からローターに接続された導体に電力を供給する必要があります。この導体がスリップリングです。スリップリングはローターシャフトに取り付けられた円筒状の絶縁されたリングで、グラファイト製のブラシが固定子側から接触して電力を伝達します。これにより、ローターが回転しても二次側コイルに電流が供給され、二次側磁界を発生させます。
巻線形三相誘導電動機の特徴
巻線形三相誘導電動機には、いくつかの特徴があります。まず、高い効率とトルク密度を備えています。回転子の導体が巻線で構成されているため、磁場の分布が均一になり、効率が向上します。また、保守が容易です。巻線は簡単に交換でき、定期的なメンテナンスが容易です。さらに、幅広い速度範囲で動作します。外部抵抗を接続することで、速度を制御することができます。ただし、巻線形三相誘導電動機は、始動時に大きな電流が流れるという欠点があります。このため、適切な始動装置が必要です。
巻線形三相誘導電動機の用途
巻線形三相誘導電動機は、その高い効率、信頼性、経済性から、さまざまな産業分野で使用されています。
* 産業用機械 ポンプ、ファン、コンベヤー、工作機械などの産業用機械では、同電動機の堅牢性と高い始動トルクが求められます。
* 家電製品 洗濯機、冷蔵庫、エアコンなどの家電製品では、同電動機の低騒音性とエネルギー効率が重視されています。
* 輸送機器 鉄道車両、エレベーター、コンベアシステムなどの輸送機器では、同電動機の高い始動トルクと変速性能が役立ちます。
* エネルギー分野 風力タービン、水力発電機などの再生可能エネルギー発電システムでは、同電動機の効率と制御性が欠かせません。
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