各種モーターの違い

1. DCモーターとACモーターの違い

DCモーターの構造図

ACモーターの構造図

DC モーターは電源として直流を使用しますが、AC モーターは電源として交流を使用します。

構造的には、DCモーターの原理は比較的単純ですが、構造が複雑でメンテナンスが容易ではありません。ACモーターの原理は複雑ですが、構造が比較的単純で、DCモーターよりもメンテナンスが容易です。

価格面では、同じ出力のDCモーターはACモーターよりも高価です。速度制御装置を含めると、DCモーターはACモーターよりも高価です。もちろん、構造やメンテナンスにも大きな違いがあります。
性能面では、DC モーターの速度は安定しており、速度制御は AC モーターでは実現できないため、厳しい速度要件の下では AC モーターの代わりに DC モーターを使用する必要があります。
AC モーターの速度制御は比較的複雑ですが、化学工場では AC 電源が使用されるため、広く使用されています。

2. 同期モータと非同期モータの違い

ローターとステーターが同じ速度で回転する場合、同期モーターと呼ばれます。異なる速度で回転する場合、非同期モーターと呼ばれます。

3. 通常のモータと可変周波数モータの違い

まず、通常のモータは可変周波数モータとして使用できません。通常のモータは定周波数・定電圧に基づいて設計されており、周波数変換器の速度制御要件に完全に適合することができないため、可変周波数モータとして使用することはできません。
周波数コンバータがモーターに与える影響は、主にモーターの効率と温度上昇に及びます。
周波数変換器は動作中に様々な次数の高調波電圧と電流を生成するため、モータは非正弦波電圧と電流で動作します。この高次高調波は、モータの固定子銅損、回転子銅損、鉄損、および付加損失の増加を引き起こします。
最も重大なのはローターの銅損です。この損失によりモーターは余分な熱を発生し、効率と出力が低下します。一般的なモーターでは、温度上昇は一般的に10%～20%増加します。
周波数変換器の搬送周波数は数キロヘルツから十数キロヘルツに及び、これによりモーターの固定子巻線は非常に高い電圧上昇率に耐えることになります。これはモーターに非常に急峻なインパルス電圧を印加するのと同等であり、モーターの巻線間絶縁はより厳しいテストに耐えることになります。
通常のモーターを周波数変換器で駆動すると、電磁気、機械、換気などの要因によって発生する振動や騒音がより複雑になります。
可変周波数電源に含まれる高調波は、モーターの電磁部の固有の空間高調波と干渉し、さまざまな電磁励起力を形成して、ノイズを増加させます。
モーターの動作周波数範囲が広く、速度変化範囲も大きいため、さまざまな電磁力波の周波数がモーターのさまざまな構造部品の固有の振動周波数を回避することが困難です。
電源周波数が低い場合、電源の高次高調波による損失が大きくなります。また、可変速モーターの回転速度が低下すると、冷却風量が回転速度の3乗に比例して減少し、モーターの熱が放散されず、温度上昇が急激に増加し、一定のトルク出力を達成することが困難になります。

4. 通常のモータと可変周波数モータの構造上の違い

01. より高い断熱レベルの要件
可変周波数モータの絶縁レベルは一般的にF以上です。対地絶縁と巻線絶縁強度を強化する必要があり、特にインパルス電圧に対する絶縁耐力を考慮する必要があります。
02. 可変周波数モータの振動と騒音に対する要求の高まり
可変周波数モーターは、モーターのコンポーネントと全体の剛性を十分に考慮し、各力の波との共振を避けるために固有周波数を高めるように努める必要があります。
03. 可変周波数モータのさまざまな冷却方法
可変周波数モーターは、通常、強制換気冷却を使用します。つまり、メインモーターの冷却ファンは独立したモーターによって駆動されます。
04. 異なる保護対策が必要
160kW以上の容量を持つ可変周波数モーターでは、ベアリングの絶縁対策を講じる必要があります。主に磁気回路の非対称性と軸電流が発生しやすいためです。他の高周波部品によって発生する電流と重なると、軸電流が大幅に増加し、ベアリングの損傷につながるため、一般的に絶縁対策が講じられます。定出力可変周波数モーターの場合、回転速度が3000/分を超える場合は、ベアリングの温度上昇を補うために、専用の耐高温グリースを使用する必要があります。
05. 異なる冷却システム
可変周波数モーター冷却ファンは独立した電源を使用して、継続的な冷却能力を確保します。

2.モーターの基礎知識

モーターの選択
モーターの選択に必要な基本的な内容は次のとおりです。
駆動される負荷の種類、定格電力、定格電圧、定格速度、その他の条件。
負荷の種類・直流モータ・非同期モータ・同期モータ
負荷が安定しており、始動やブレーキに特別な要件がない連続生産機械の場合、機械、水ポンプ、ファンなどに広く使用されている永久磁石同期モーターまたは通常のかご型非同期モーターが優先されます。
橋梁クレーン、鉱山ホイスト、空気圧縮機、不可逆圧延機など、始動とブレーキが頻繁に行われ、大きな始動およびブレーキトルクを必要とする生産機械には、永久磁石同期モーターまたは巻線非同期モーターを使用する必要があります。
速度制御の必要がなく、一定速度が求められるか力率を改善する必要がある場合、中容量および大容量の水ポンプ、空気圧縮機、ホイスト、製粉所など、永久磁石同期モーターを使用する必要があります。
大型精密工作機械、ガントリープレーナー、圧延機、ホイストなど、1:3 を超える速度調整範囲が必要で、連続的かつ安定したスムーズな速度調整が求められる生産機械の場合は、可変周波数速度調整機能を備えた永久磁石同期モーター、他励式 DC モーター、またはかご形非同期モーターの使用をお勧めします。
一般的に、モーターの駆動負荷の種類、定格電力、定格電圧、定格速度を指定することで、モーターの大まかな判定が可能です。
ただし、負荷要件を最適に満たすには、これらの基本パラメータだけでは十分ではありません。
提供する必要のあるその他のパラメータには、周波数、動作システム、過負荷要件、絶縁レベル、保護レベル、慣性モーメント、負荷抵抗トルク曲線、設置方法、周囲温度、高度、屋外要件などが含まれます（特定の状況に応じて提供されます）。

3.モーターの基礎知識

モーターの選択手順
モーターが作動中または故障した場合、見る、聞く、嗅ぐ、触るという 4 つの方法を使用して、適時に障害を防止および除去し、モーターの安全な動作を確保できます。
1. 見る
モーターの動作中に異常が発生していないかどうかを観察します。異常は主に次の状況で現れます。
1. 固定子巻線が短絡すると、モーターから煙が出ることがあります。
2. モーターが深刻な過負荷状態または欠相状態で動作している場合、速度が低下し、「ブーン」という大きな音が発生します。
3. モーターが正常に動作していても突然停止する場合は、緩んだ接続部分から火花が出ているのが確認できます。これは、ヒューズが切れているか、部品が固着していることを示します。
4. モーターが激しく振動する場合は、伝動装置が固着しているか、モーターがしっかりと固定されていない、足のボルトが緩んでいるなどの原因が考えられます。
5. モーター内部の接点や接続部に変色、焼け跡、煙の跡がある場合は、局所的な過熱、導体接続部の接触不良、巻線の焼損などが発生している可能性があります。
2. 聞く
モーターが正常に動作しているときは、ノイズや特殊な音はなく、均一で軽い「ブーン」という音が出るはずです。
電磁ノイズ、ベアリングノイズ、換気ノイズ、機械摩擦ノイズなど、ノイズが大きすぎる場合は、前兆現象または故障現象である可能性があります。
1. 電磁ノイズの場合、モーターから高い音、低い音、重い音がする場合は、次のような原因が考えられます。
（1）ステータとローター間のエアギャップが不均一です。このとき、音は高音と低音に分かれており、高音と低音の間隔は一定です。これはベアリングの摩耗により、ステータとローターの同心度がずれているためです。
（2）三相電流が不平衡です。これは、三相巻線の接地不良、短絡、または接触不良が原因です。音が非常に鈍い場合は、モーターが深刻な過負荷状態にあるか、欠相運転していることを意味します。
（3）鉄心が緩んでいる。モーター運転中に振動により鉄心を固定するボルトが緩み、鉄心の珪素鋼板が緩んで騒音が発生する。
2. ベアリングの騒音については、モーター運転中に頻繁にモニタリングする必要があります。モニタリング方法は、ドライバーの片端をベアリング取り付け部に当て、もう片方の端を耳に近づけ、ベアリングの作動音を確認します。ベアリングが正常に動作している場合、音は連続的で微細な「カサカサ」という音で、変動や金属摩擦音はありません。
次のような音が発生した場合は異常現象です。
（1）ベアリングの回転時に「キーキー」という音がします。これは金属の摩擦音で、通常はベアリング内のオイル不足が原因です。ベアリングを分解し、適量のグリースを補給してください。
（2）「チリチリ」という音が発生した場合、これはボールが回転する際に発生する音です。これは通常、グリースの乾燥または油不足が原因です。適切な量のグリースを補充してください。
（3）「カチッ」または「キーキー」という音が発生する場合、それはベアリング内のボールの不規則な動きによって発生する音です。これは、ベアリング内のボールの損傷、またはモーターの長期使用によるグリースの乾燥が原因です。
3. 伝達機構と従動機構から変動音ではなく連続音が発生する場合は、次の状況に応じて対処できます。
（１）ベルト接合部の不均一性により周期的な「ポップ」音が発生します。
（２）周期的な「ドンドン」という音は、カップリングまたはプーリーとシャフト間の緩み、およびキーまたはキー溝の摩耗によって発生します。
（３）ファンカバーにブレードが衝突することで不均一な衝突音が発生します。

3. 匂い
モーターの匂いを嗅ぐことで故障を判断し、予防することもできます。
ジャンクションボックスを開けて、焦げた臭いがないか確認してください。塗料特有の臭いがする場合は、モーターの内部温度が高すぎることを意味します。強い焦げた臭いや焦げ臭い場合は、絶縁層のメンテナンスネットが破損しているか、巻線が焼損している可能性があります。
臭いがない場合は、絶縁抵抗計を使用して巻線とケース間の絶縁抵抗を測定する必要があります。0.5メガオーム未満の場合は乾燥させる必要があります。抵抗がゼロの場合は、損傷していることを意味します。
4. タッチ
モーターの一部の温度に触れることで、故障の原因を特定することもできます。
安全のため、モーターケースやベアリング周辺部に触れる際は手の甲で触れてください。
温度が異常な場合、次のような原因が考えられます。
1. 換気が悪い（ファンが外れている、換気ダクトが詰まっているなど）
2. 過負荷。電流が大きすぎて固定子巻線が過熱します。
3. 固定子巻線が短絡しているか、三相電流が不平衡になっています。
4. 頻繁な発進またはブレーキ。
5. ベアリング周辺の温度が高すぎる場合は、ベアリングの損傷またはオイル不足が原因である可能性があります。

モーターベアリングの温度規制、異常の原因と対処

規定では、転がり軸受の最高温度は95℃を超えず、滑り軸受の最高温度は80℃を超えないことが規定されています。また、温度上昇は55℃を超えてはいけません（温度上昇は、試験中の軸受温度から周囲温度を差し引いた値です）。

ベアリングの過度の温度上昇の原因と対策:

（1）原因：シャフトが曲がっており、中心線が正確ではありません。対処法：中心を再確認します。
（2）原因：基礎ネジが緩んでいる。対策：基礎ネジを締め直す。

（3）原因：潤滑剤が汚れている。処置：潤滑剤を交換する。

（4）原因：潤滑油を長期間使用し、交換していない。対策：ベアリングを清掃し、潤滑油を交換してください。
（5）原因：ベアリング内のボールまたはローラーが損傷している。処置：ベアリングを新しいものに交換する。

安徽明騰永久磁石機械電装有限公司(https://www.mingtengmotor.com/）は17年間の急速な発展を遂げ、従来型、可変周波数型、防爆型、可変周波数防爆型、ダイレクトドライブ型、防爆型ダイレクトドライブ型など、2,000台以上の永久磁石モータを開発・生産してきました。これらのモータは、鉱業、鉄鋼、電力など、様々な分野のファン、水ポンプ、ベルトコンベア、ボールミル、ミキサー、粉砕機、スクレーパー、オイルポンプ、紡糸機などの負荷に搭載され、優れた省エネ効果を発揮し、高い評価を得ています。

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