堅牢性と低メンテナンス性――これらの特性がかご形誘導電動機の特徴であり、信頼性が最優先される駆動用途に最適な電気機械となっています。この電動機の回転子は、導電性バーが埋め込まれた積層鋼板パッケージで構成されており、両端はいわゆる短絡リングによって電気的に接続されています。固定子も積層構造で、多相界磁巻線が巻かれています。三相電流が供給されると、固定子内部に回転磁界が発生し、それが回転子を通過して導電性バーに電圧を誘導します。短絡リングによって回転子に電流が流れ、回転子磁界が発生します。回転子磁界と固定子磁界の相互作用によってトルクが発生し、それが軸に伝達されます。

導電棒と短絡リングは、アルミニウムまたは銅をダイカスト製法で製造する。限られた資源である永久磁石を使用しないため、かご形誘導電動機は永久磁石励磁式同期電動機に比べて環境面で優位性がある。同時に、アルミニウムと銅の価格変動は、永久磁石に用いられる希土類元素の価格変動よりもはるかに小さい。

トルクを平滑化するために、導体棒はシャフトと平行ではなく、ローター積層板の各層を互いにねじりながら積み重ねることで角度をつけて配置されます。この方法により、後続の鋳造工程で導体棒が鋳造されるローター上に傾斜したスロットが形成されます。鋳造チャネルの傾斜は、流動抵抗の増加により鋳造工程中に問題を引き起こします。その結果、導体棒や短絡リングに気泡（いわゆるブローホール）が発生します。

気泡が混入すると、電気抵抗が局所的に増加し、機械の効率に悪影響を及ぼします。導体棒内の気泡の分布が不均一であるため、電流分布が不均一になり、回転子の磁界が非対称になり、結果としてトルクリップルが増加します。気泡の大きさや用途によっては、トルクリップルの増加と効率の低下が深刻な問題を引き起こす可能性があります。

鋳造工程の後、アクティブローター部品の製造が完了します。その後の工程では、まず機械加工によってアクティブ部品の表面を平滑化し、次にローターシャフトに焼き入れしてベアリングを取り付けます。用途に応じて、ファンホイールなどの追加部品が取り付けられます。最終段階では、完成したローターのバランス調整が行われます。鋳造品の仕上げ工程は、製造工程の大部分を占めます。しかし、鋳造部品の品質は、完全な組み立て、ステーターへの取り付け、および運転後にのみ評価できます。許容できないトルクリップルが検出された場合、ローター全体が使用不能となり、完全な再加工工程によって不必要なコストが発生します。

したがって、後処理前の鋳造品の信頼性の高い評価は、時間とコストを大幅に節約できる可能性があります。ここで、X線技術、特に3次元コンピュータ断層撮影が役立ちます。欠陥のある非同期モーターをベースとした共同プロジェクトでは、電気エネルギー変換研究所（iew）とYXLON 国際社会は興味深い知見を得た。

材料の密度と複雑な構造のため、検査はYXLON FF85 CTシステムは、ライン検出器CTScan 3と450kVを使用します。いわゆるファンビームCTでは、被写体は水平方向に360°回転しながら層ごとにスキャンされます。このCT方式は、フラットパネル検出器を使用したコーンビームCTよりもかなり時間がかかりますが、非常に密度の高い物質でもアーチファクトを発生させることなく透過することができます。

図3：ファンビーム技術の図解。

図4：CTボリューム - 部位の概要

図5+6：部品を切断する

2次元のスライス画像は個別に表示することも、高解像度の3次元ボリュームに再構成することもできます。再構成された3次元ボリュームは、任意の点で仮想的にスライスして分析することができます。

短絡リングだけでなく、一部の導電性バーにも明らかに多孔性が見られる。

図7：短絡リングの多孔度

図5：導電性バーの多孔度

図6+7：CTボリュームと細孔解析

このような細孔の発生がどの程度機能的に障害となるのか、どの用途において許容範囲を定めることができるのかについては、さらなる調査で明らかにする必要がある。

コンピュータ断層撮影（CT）は一見高価に思えるかもしれませんが、誘導電動機の連続検査にはすでに超音波技術が広く用いられています。しかし、CT画像法はより包括的で精度の高い検査結果を提供します。最新のソフトウェアプログラムにより、欠陥の自動検出が可能になり、あらかじめ定義された許容範囲内での異常の自動評価も実行できます。これにより、製造業者は製品の客観的な評価を得られるだけでなく、経験豊富な専門家による追加作業なしに、製造工程と並行して検査を実施できます。モーターの品質を加工前に早期に判定することで、時間、資源、材料、コストを節約できます。これは、着実に増加する電気自動車の需要において、決して軽視できない経済的要素です。

電気エネルギー変換研究所（iew）は、2011年6月にシュトゥットガルト大学電気工学・情報技術学部内に設立されました。研究所の研究は、電気機械と非接触エネルギーという2つの主要分野に焦点を当てています。透過型両分野とも、電気自動車における主要な研究テーマの一つです。iewの研究者たちは、非常に高いトルク密度を持つ電気モーターと、位置ずれに強い誘導充電システムの設計を研究しています。その目的は、未来の電気自動車向けに高効率な部品を開発することです。