堅牢性とメンテナンスフリーという特性を持つかご形誘導電動機は、信頼性が最も重視される駆動用途に最適な電気機器です。この電動機のローターは、導電性のバーが埋め込まれた積層スチールシートパックで構成されており、各端部がいわゆる短絡リングで電気的に接続されています。ステータも積層構造であり、多相界磁巻線を備えています。三相電流が供給されると、ステータ内部に回転磁界が発生し、これがローター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ローターに電流が流れ、ローター磁界が発生します。ローター磁界とステータ磁界の相互作用によりトルクが発生し、シャフトから取り出されます。

導電性バーと短絡リングは、ダイカストプロセスによりアルミニウムまたは銅から製造されます。入手が限られる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、永久磁石同期電動機と比較して環境面で有利です。同時に、アルミニウムと銅の価格変動は、永久磁石に使用されるレアアースよりもはるかに小さくなっています。

トルクを平滑化するため、導電棒はシャフトと平行ではなく、ローター積層体の個々の層を互いにねじって積層することで傾斜させています。この方法により、その後の鋳造プロセスで導電棒と一緒に鋳造されるローター上に傾斜スロットが形成されます。鋳造チャネルのこの傾斜により、流動抵抗が増加し、鋳造プロセス中に問題が発生します。その結果、導電棒や短絡リングに空気の巻き込み（いわゆるブローホール）が発生します。

空気の巻き込みは局所的な電気抵抗の増加につながり、電動機の効率に悪影響を及ぼします。導電棒内の空気の巻き込みがランダムに分布しているため、電流分布が不均一になり、ローター磁界の非対称性を引き起こし、結果としてトルクリップルが増加します。ブローホールのサイズや特定の用途に応じて、トルクリップルの増大と効率の低下が重大な問題を引き起こします。

鋳造プロセスの後、アクティブなローター部品の製造が完了します。その後の加工において、まず機械加工によってアクティブ部品の表面が平滑化され、続いてローターシャフトへの焼きばめと軸受の取り付けが行われます。用途に応じて、ファンホイールなどの追加コンポーネントが取り付けられます。最終ステップで、ローター全体のバランス調整が行われます。鋳造品の仕上げプロセスは製造プロセスの大部分を占めています。しかし、鋳造コンポーネントの品質は、完全な組み立て、ステータへの取り付け、および稼働中になって初めて評価できます。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できなくなり、完全な手直しプロセスによって不要なコストが発生することになります。

したがって、後処理の前に鋳物を確実評価できれば、時間とコストを大幅に節約できます。ここで、X線技術、特に三次元コンピュータ断層撮影が強力なサポートとなります。不具合のある非同期電動機をベースにした共同プロジェクトにおいて、電気エネルギー変換研究所（iew）とYXLON Internationalは興味深い知見を得ました。

材料密度と複雑な構造のため、検査はYXLON FF85 CTシステムを使用し、ライン検出器CTScan 3と450 kVを用いて実施されました。いわゆるファンビームCTでは、360°の完全な水平回転により、対象物を層ごとにスキャンします。このCT手法はフラットパネル検出器を使用したコーンビームCTよりもはるかに時間がかかりますが、アーチファクトの発生を抑えながら非常に高密度の材料を透過させることができます。

図3：ファンビーム技術の図解。

図4：CTボリューム - パーツの概要

図5 + 6：パーツの断面

二次元の断層画像を個別に表示することも、高解像度の三次元ボリュームに再構成することもでき、ボリュームは任意の場所で仮想的にスライスして解析することが可能です。

短絡環および一部の導電バーにおいて、気孔率が明確に確認できます。

図7：短絡環における気孔率

図5：導電バー内の巣（ポロシティ）

図6および7：巣解析を行ったCTボリューム

このような巣の発生が、どのアプリケーションにおいて、どの程度機能的な悪影響を及ぼし、どこまで公差を設定できるかについては、今後の調査で明らかにされる必要があります。

CT検査は一見するとコストがかかるように思われ、誘導機の量産検査においてはすでに超音波技術が広く普及していますが、CTによる画像化手法は、より包括的かつ高精度な検査結果をもたらします。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公差内での異常の自動評価を実行できます。これにより、メーカーは自社製品を客観的に評価できるようになるだけでなく、経験豊富な専門家による追加の労力をかけずに、製造プロセスと並行して検査を実施できるようになります。後工程に進む前にモーターの品質を早期に判定できれば、時間、リソース、材料、コストを削減できます。これは、着実に高まる電気自動車（EV）の需要において、決して過小評価すべきではない経済的要因です。

電気エネルギー変換研究所（iew）は、シュトゥットガルト大学の電気工学・情報工学部門において2011年6月に設立されました。同研究所の研究活動は、電気機械と非接触エネルギー伝送の2つの主要分野に焦点を当てています。どちらの分野も、エレクトロモビリティの主要トピックです。iewの科学者たちは、非常に高いトルク密度を持つ電気モーターの設計や、位置ずれに強いワイヤレス給電システムの研究を行っています。その目的は、将来の電気自動車に向けた高効率コンポーネントを開発することです。