誘導電動機の固定子と整流子片

質問

まず、固定子の巻線についてですが、
当該巻線は、固定子のスロットに何層にして収められてインスが、そのスロットには巻線絶縁がなされています。この巻線絶縁を施す理由はなぜでしょうか。
一方、回転子については、かご形回転子では、鉄心のスロットに絶縁しない棒状の導体を差込み、その両端を銅管で短絡するとあり、スロットは絶縁されないとなっています。この違いは？

整流子片についてですが、その材質には硬銅が用いいられるようですが、硬銅は硬いが抵抗率が高くなる、一方、軟銅は軟らかいが抵抗率が低下するという特徴があるようです。なぜ整流子片には硬銅が使われるのでしょうか。

回答No.2

Denkigishi

あなたは学生でしょうか。将来、設計技術者になる人だと想定して書きます。
設計とは、メリットとディメリットが相反する複数の評価事項のすべてが実用上問題ない範囲に収まるような最適条件を見つけることです。抵抗があれば電圧降下もあり発熱もあります。ブラシだと火花が発生して表面が破損します。長時間使うと磨耗します。磨耗したら交換が必要なので運転中に安全に交換出来るような構造になっています。一方の整流子片は運転中に交換できないのでなるべく強度を上げます、そういうことの全てを配慮した結果出来上がったものが製品です。逆にいうと、最良に設計された製品の場合は、ある目的で何処かの仕様を変更すると他の何処かで問題が起きる惧れがあります。

お礼

ありがとうございます。

回答No.1

Denkigishi

鉄心は絶縁鋼板で成層構造になっているので、鉄心全体としては導通は無いはずですが、一次巻線には電源が繋がるので、安全上、鉄心は電気的に絶縁される必要があります。
かご型ＩＭの回転子は銅棒だけでなく端絡環も含めて閉ループの二次巻線となります。これが成層鉄心の中に埋め込まれていて、鉄心とは絶縁はされていないと思いますが、鉄心に比べて銅棒のほうがはるかに抵抗値が低いのと、二次巻線の電圧は極めて低いので、絶縁は不要なのでしょう。
直流電動機の整流子片は絶えず火花を飛ばしながらブラシと接触しているので、材質選びにおいては強度が重要な要件となります。抵抗値はブラシのほうが大きいので低抵抗が要件にはなりません。

お礼

ありがとうございました。
整流子片については、ブラシの方が抵抗値が大きいとの事ですが、
ブラシも当然電流が流れないといけませんが、抵抗値が高くなっても問題ないのでしょうか？
この抵抗値が高いと言うのは、あくまで整流子片より高いと言うだけで、電流を流す上で熱を持つという程度の物ではないのでしょうか。