Wirnik klatkowy służy jako kluczowy element wielu typów elektrycznych silników indukcyjnych. To urządzenie zostało wynalezione w XIX wieku przez Nikolę Teslę, który wniósł wiele wkładów w dziedzinę elektryczności. Wirnik klatkowy jest częścią silnika klatkowego, który jest często używany w samowzbudnych generatorach indukcyjnych oraz w systemach klimatyzacyjnych. Wirniki te są również stosowane w wielu typach urządzeń i maszyn przemysłowych i produkcyjnych. To urządzenie przypomina duże koło dla chomika, co wielu uważa za powód, dla którego ten wirnik ma swoją nazwę.
Rdzeń wirnika klatkowego składa się z wytrzymałego metalowego wału. Urządzenie przypominające klatkę, wykonane z przecinających się prętów miedzianych lub aluminiowych, owija się wokół zewnętrznej części szybu. Cała klatka i wał są osadzone w szeregu stalowych krążków, które są laminowane jeden na drugim prostopadle do wału. Ciężki stalowy lub miedziany pierścień, zwany pierścieniem końcowym, spoczywa na każdym końcu stosu płyt laminowanych, zapewniając wsparcie i stabilność.
Silniki indukcyjne działają dość prosto i wykorzystują tylko dwa podstawowe elementy, do których należą stojan i wirnik. Gdy energia elektryczna wpływa do stojana, wytwarza pole magnetyczne. Kiedy to pole magnetyczne dociera do wirnika klatkowego, wytwarza wtórne pole magnetyczne, które powoduje wirowanie wirnika. Wirujący wirnik wytwarza prąd elektryczny, który można wykorzystać do zasilania różnych obiektów lub maszyn.
Każdy wirnik klatkowy musi być starannie skonstruowany, aby sprostać wymaganiom różnych zastosowań. Starsze jednostki odlewano z miedzi, choć ta technika jest dziś rzadko stosowana. Podczas gdy wirniki aluminiowe mogą być odlewane ciśnieniowo, modele miedziane są wykonywane z pojedynczych komponentów montowanych ręcznie. Konstrukcja i trwałość wału i pierścieni końcowych są szczególnie krytyczne, ponieważ awaria tych zespołów może spowodować, że wirnik będzie bezużyteczny. Pręty tworzące wirnik klatkowy są często ułożone w specjalne wzory, aby zmniejszyć wibracje, hałas i opór wiatru.
Personel zajmujący się konserwacją i naprawami musi polegać na specjalnych metodach testowych podczas kontroli tych wirników ze względu na ich wyjątkową konstrukcję. Laminowane dyski całkowicie otaczają wał i klatkę, co uniemożliwia wizualne wykrycie problemów. Zamiast tego inspektorzy polegają na testach penetracyjnych, a nawet ultradźwiękach, aby zidentyfikować problemy z wirnikiem klatkowym.
Główną zaletą wirnika klatkowego jest jego elastyczność. Wirniki te są odpowiednie do szerokiego zakresu zastosowań, od małych przenośnych generatorów po bardzo duże urządzenia przemysłowe. Kolejną zaletą jest ich niezawodność, która wynika z ponad 100 lat użytkowania.