第一種電工 配電理論・配線設計 問27配電理論・配線設計

写真は三相誘導電動機の内部が見えるように一部を切り取ったもの（カットモデル）。矢印は中心にある円筒形の部分を指している。これは軸と一緒に回る回転子のうち、薄い鉄板を重ねて作られた本体部分で、回転子鉄心という。その外側を囲んでいるのが固定子（固定子鉄心と固定子巻線）、両端から突き出た棒が回転軸、軸を支える端のふたがブラケット。正答はイ。

三相誘導電動機の構造と各部の名称を問う問題（正答イ）。

三相誘導電動機は、外側の固定子と内側の回転子からなる。

・回転子鉄心（イ・正答）：回転軸に固定された円筒形の鉄心で、写真の矢印が指している部分。うず電流による損失を減らすため、表面を絶縁した薄いけい素鋼板を積み重ねて作る。かご形の場合、鉄心の溝（スロット）にアルミや銅の導体が埋め込まれ、両端を端絡環でつないだ「かご」の形の回路になっている。

・固定子巻線（ア）：外側の固定子鉄心の溝に収められたコイル。三相交流を流すと回転磁界をつくる。写真では回転子の外側を囲む部分にあたる。

・回転軸（ウ）：回転子を貫いて外へ突き出た鋼製の軸で、負荷（ポンプなど）に動力を伝える。写真では左手前に突き出ている。

・ブラケット（エ）：電動機の両端のふた。軸受（ベアリング）を収めて回転軸を支える。

固定子がつくる回転磁界によって回転子の導体に電流が誘導され、その電流と磁界の力で回転子が回る。

【回転の原理と各部の役割】固定子巻線に三相交流を流すと、同期速度 Ns＝120f/p［min⁻¹］（f：周波数、p：極数）で回る回転磁界ができる。回転子の導体がこの磁界を切ると起電力が誘導され、かご形導体に電流が流れる。この電流と回転磁界との間に電磁力が働いて、回転子は磁界と同じ向きに回る。回転子の速度は同期速度よりわずかに遅く、その遅れの割合を滑り s＝(Ns－N)/Ns という。回転子鉄心は、この磁束を通す通り道（磁路）であり、同時に導体を保持する構造物でもある。

【鉄心を積層する理由】回転子鉄心・固定子鉄心には交番する磁束が通るため、一体の鉄の塊にすると大きな渦電流が流れて発熱（渦電流損）する。薄いけい素鋼板を絶縁して積み重ねると渦電流の通り道が細かく分断され、損失が大幅に減る。けい素を加えるのは、鉄の抵抗率を上げて渦電流をさらに小さくし、ヒステリシス損も減らすためである。これは変圧器の鉄心と同じ考え方である。

【かご形と巻線形】

・かご形：回転子の導体を端絡環で短絡した単純で丈夫な構造。保守が容易で、ポンプ・ファンなど一般の用途に広く使われる。

・巻線形：回転子にも巻線を施し、スリップリングとブラシを通して外部の抵抗につなぐ。始動時に二次抵抗を入れて始動電流を抑え、始動トルクを大きくできる（二次抵抗始動）。

外観では、回転軸の端にスリップリングとブラシがあれば巻線形、なければかご形と見分けられる。

【構造部品と保守】回転軸を支える軸受はブラケットに収められており、軸受の異音・過熱は電動機の代表的な故障の兆候である。固定子巻線の絶縁劣化は、絶縁抵抗の測定で定期的に確認する。写真の名称問題では、「外側で止まっている部分＝固定子」「内側で回る部分＝回転子」「突き出た棒＝回転軸」「両端のふた＝ブラケット」と位置で整理すると迷わない。