モーターの振動の原因は多岐にわたり、非常に複雑です。8極以上のモーターでは、モーターの製造品質上の問題により振動が発生することはありません。2～6極のモーターでは振動が発生することがよくあります。国際電気標準会議（IEC）が策定したIEC 60034-2規格は、回転モーターの振動測定に関する規格です。この規格では、振動限界値、測定機器、測定方法など、モーターの振動の測定方法と評価基準が規定されています。この規格に基づいて、モーターの振動が規格に適合しているかどうかを判断できます。
モーターの振動によるモーターへの害
モーターが発生する振動は、巻線絶縁体とベアリングの寿命を縮め、ベアリングの正常な潤滑に影響を与え、振動力によって絶縁ギャップが拡大し、外部の塵や湿気が侵入して絶縁抵抗が低下し、漏れ電流が増加し、絶縁破壊などの事故を引き起こす可能性があります。さらに、モーターが発生する振動により、冷却水パイプが割れたり、溶接点が振動して開いたりする可能性があります。同時に、負荷機械に損傷を与え、ワークピースの精度を低下させ、振動するすべての機械部品の疲労を引き起こし、アンカーネジが緩んだり破損したりします。モーターはカーボンブラシとスリップリングの異常摩耗を引き起こし、深刻なブラシ火災が発生してコレクターリングの絶縁体が焼損することもあります。モーターは大きな騒音を発生します。このような状況は、通常、DCモーターで発生します。
電気モーターが振動する10の理由
1.ローター、連結器、カップリング、駆動輪（ブレーキ輪）のバランスが崩れている。
2. コア ブラケットの緩み、斜めのキーとピンの緩み、ローターの結合の緩みは、いずれも回転部品の不均衡を引き起こす可能性があります。
3. リンケージ部品の軸系が中心に合っておらず、中心線が重なっていない、または中心合わせが正しくない。この不具合の主な原因は、取り付け工程におけるアライメント不良と不適切な取り付けです。
4. 冷間時にはリンケージ部の中心線は一定であるが、一定時間運転するとローター支点、基礎等の変形により中心線が崩れ、振動が発生する。
5. モーターに接続されているギアとカップリングに欠陥がある、ギアがうまく噛み合っていない、ギアの歯がひどく摩耗している、ホイールの潤滑が不十分、カップリングが歪んでいるかずれている、ギアカップリングの歯の形状とピッチが正しくない、ギャップが大きすぎる、または摩耗がひどい、これらのすべてにより特定の振動が発生します。
6. 楕円形のジャーナル、曲がったシャフト、シャフトとベアリング間の隙間が大きすぎるまたは小さすぎる、ベアリングシート、ベースプレート、基礎の一部、またはモーター設置基礎全体の剛性が不十分など、モーターの構造自体の欠陥。
7. 取り付けの問題：モーターとベースプレートがしっかりと固定されていない、ベースボルトが緩んでいる、ベアリングシートとベースプレートが緩んでいるなど。
8. シャフトとベアリングの隙間が大きすぎたり小さすぎたりすると、振動が発生するだけでなく、ベアリングの潤滑や温度が異常になることもあります。
9. モーターによって駆動される負荷は振動を伝達します。例えば、モーターによって駆動されるファンやウォーターポンプの振動により、モーターが振動します。
10. 交流モーターの固定子配線が間違っている、巻線非同期モーターの回転子巻線の短絡、同期モーターの励磁巻線のターン間の短絡、同期モーターの励磁コイルの接続が間違っている、かご形非同期モーターの回転子バーが破損している、回転子コアが変形して固定子と回転子の間に不均一なエアギャップが生じ、エアギャップ磁束の不均衡が生じて振動が発生する。
振動の原因と典型的な事例
振動の主な原因は、電磁的原因、機械的原因、電気機械的原因の 3 つです。
1.電磁気的理由
1.電源：三相電圧が不平衡で、三相モーターが欠相状態で動作します。
2. 固定子：固定子コアが楕円形、偏心、緩みになり、固定子巻線が破損、接地、巻線間の短絡、接続不良が発生し、固定子の三相電流が不平衡になります。
例えば、ボイラー室の密閉ファンモーターのオーバーホール前、ステーターコアに赤い粉が付着しているのが見つかりました。ステーターコアの緩みが疑われましたが、標準オーバーホールの範囲外であったため、対処しませんでした。オーバーホール後、試運転中にモーターから甲高いキーキーという音がしました。ステーターを交換することで不具合は解消されました。
3. ローターの故障：ローターコアが楕円形、偏心、緩みを呈する。ローターケージバーとエンドリングが溶接により溶着し、ローターケージバーが破損、巻線不良、ブラシ接触不良などが発生する。
例えば、歯なし鋸モーターを枕木区間で運転中に、モーターのステーター電流が前後に振れ、モーターの振動が徐々に増加していることが判明しました。この現象から、モーターのローターケージバーが溶着して破損した可能性があると判断されました。モーターを分解したところ、ローターケージバーに7箇所の破損箇所があり、そのうち深刻な2箇所は両側とエンドリングが完全に破損していました。早期発見が困難であれば、ステーター焼損などの重大な事故につながる可能性があります。
2.機械的な理由
1.モーター：
ローターのバランスが崩れている、シャフトが曲がっている、スリップ リングが変形している、ステーターとローター間のエアギャップが不均一である、ステーターとローター間の磁気中心が一致していない、ベアリングが故障している、基礎の設置が不良である、機械的強度が不十分である、共振している、アンカー ネジが緩んでいる、モーター ファンが損傷している。
典型的なケース：凝縮ポンプモーターの上部ベアリングを交換後、モーターの揺れが増加し、ローターとステーターにわずかなスイープの兆候が見られました。慎重に検査した結果、モーターローターが間違った高さに持ち上げられ、ローターとステーターの磁気中心が揃っていないことがわかりました。スラストヘッドスクリューキャップを再調整した後、モーターの振動障害は解消されました。クロスラインホイストモーターをオーバーホールした後、振動は常に大きく、徐々に増加する兆候が見られました。モーターがフックを落としたとき、モーターの振動はまだ大きく、大きな軸方向の弦があることがわかりました。分解後、ローターコアが緩んでおり、ローターバランスにも問題があることがわかりました。予備ローターを交換後、障害は解消され、元のローターは工場に修理のために返送されました。
2.カップリングとの連携：
カップリングが損傷している、カップリングの接続が不十分、カップリングが中心に合っておらず、負荷が機械的にアンバランスになり、システムが共振する。リンケージ部の軸系が中心に合っておらず、中心線が重ならず、センタリングが正しくありません。この故障の主な原因は、設置工程におけるセンタリング不良と不適切な設置です。また、一部のリンケージ部品の中心線は冷間時には一定ですが、一定期間運転すると、ローター支点や基礎などの変形により中心線が破壊され、振動が発生するという状況もあります。
例えば：
a. 循環水ポンプモーターの運転中の振動は、常に大きくなっていました。モーターの検査では問題はなく、無負荷状態でも異常はありませんでした。ポンプクラスはモーターが正常に動作していると考えていましたが、最終的にモーターのアライメント中心がずれていることが判明しました。ポンプクラスが再調整した後、モーターの振動は解消されました。
b. ボイラー室誘引通風機のプーリー交換後、試運転中にモーターが振動し、三相電流が増加しました。すべての回路と電気部品を点検しましたが、問題はありませんでした。最終的に、プーリーが不適格であることが判明しました。交換後、モーターの振動は解消され、三相電流も正常に戻りました。
3. 電気機械的な理由が混在している：
1. モーターの振動は、多くの場合、エアギャップの不均一性によって引き起こされ、片側電磁力の張力によってエアギャップがさらに増大します。この電気機械的な混合効果がモーターの振動として現れます。
2. ローター自身の重力、設置レベル、磁気中心の不一致などにより、モーター軸の弦が動き、電磁力による張力でモーター軸の弦が動き、モーターの振動が増加します。重篤な場合には、軸がベアリングの根元を摩耗し、ベアリングの温度が急上昇します。
3. モーターに接続されているギアとカップリングに不具合があります。この不具合は主に、ギアのかみ合い不良、ギア歯の著しい摩耗、ホイールの潤滑不良、カップリングの歪みや位置ずれ、ギアカップリングの歯の形状やピッチの不適切さ、過度の隙間、または著しい摩耗によって発生し、特定の振動を引き起こします。
4. モーター自体の構造上の欠陥および取り付け上の問題。この欠陥は主に、軸の軸首が楕円形、軸が曲がっている、軸とベアリング間の隙間が大きすぎるまたは小さすぎる、ベアリングシート、ベースプレート、基礎の一部、あるいはモーター設置基礎全体の剛性不足、モーターとベースプレート間の固定不良、脚ボルトの緩み、ベアリングシートとベースプレート間の緩みなどとして現れます。軸とベアリング間の隙間が大きすぎるまたは小さすぎると、振動が発生するだけでなく、ベアリングの潤滑異常や温度上昇を引き起こす可能性があります。
5. モーターによって駆動される負荷が振動を伝導します。
例えば、蒸気タービン発電機の蒸気タービンの振動、モーターで駆動されるファンや水ポンプの振動により、モーターが振動します。
振動の原因を見つけるにはどうすればいいですか?
モーターの振動を除去するには、まず振動の原因を突き止めなければなりません。振動の原因を突き止めることで初めて、モーターの振動を除去するための的確な対策を講じることができます。
1.モーターを停止する前に、振動計を使用して各部品の振動を確認します。振動の大きい部品については、垂直方向、水平方向、軸方向の振動値を詳細にテストします。アンカーネジまたはベアリングエンドカバーネジが緩んでいる場合は、直接締め付けることができます。締め付け後、振動の大きさを測定し、振動が解消または減少するかどうかを確認します。次に、電源の三相電圧がバランスしているかどうか、および三相ヒューズが切れていないかどうかを確認します。モーターを単相で運転すると、振動が発生するだけでなく、モーターの温度が急上昇する可能性があります。電流計の指針が前後に振れるかどうかを観察します。ローターが破損すると、電流が変動します。最後に、モーターの三相電流がバランスしているかどうかを確認します。問題が見つかった場合は、モーターの焼損を防ぐために、すぐにオペレーターに連絡してモーターを停止してください。
2.表面的な現象に対処してもモーターの振動が解消されない場合は、引き続き電源を切り、カップリングを緩め、モーターに接続されている負荷機械を切り離し、モーターのみを回転させます。モーター自体が振動しない場合は、振動源がカップリングまたは負荷機械の位置ずれによるものであることを意味します。モーターが振動する場合は、モーター自体に問題があることを意味します。また、電源を切ることで、電気的な原因か機械的な原因かを見分けることができます。電源を切るとモーターの振動が止まるか、すぐに振動が減少する場合は、電気的な原因であり、そうでない場合は機械的な故障です。
トラブルシューティング
1. 電気的な理由の検査：
まず、ステータの三相直流抵抗がバランスしているかどうかを判断します。バランスが取れていない場合は、ステータ接続部の溶接部にオープン溶接が発生していることを意味します。巻線の各相を切断して調査します。さらに、巻線にターン間の短絡がないかどうかを確認します。明らかな異常がある場合は、絶縁面に焼け跡が見られるか、機器を用いてステータ巻線を測定します。ターン間の短絡を確認した後、モーター巻線を再びオフラインにします。
例えば、ウォーターポンプモーターは運転中に激しく振動するだけでなく、ベアリング温度も高くなっています。軽微な修理テストの結果、モーターの直流抵抗が不適切であり、モーターのステーター巻線に溶着不良が発生していることが判明しました。故障箇所を特定し、除去法で除去した後、モーターは正常に動作しました。
2.機械的な理由による修理：
エアギャップが均一かどうかを確認します。測定値が基準を超えている場合は、エアギャップを再調整します。ベアリングを点検し、ベアリングクリアランスを測定します。不適格な場合は、新しいベアリングと交換します。鉄心の変形と緩みを確認します。緩んだ鉄心は接着してエポキシ樹脂接着剤で充填することができます。シャフトをチェックし、曲がったシャフトを再溶接するか、シャフトを直接まっすぐにしてから、ローターのバランステストを行います。ファンモーターのオーバーホール後の試運転中に、モーターが激しく振動しただけでなく、ベアリングの温度が基準を超えました。数日間連続処理した後も、障害はまだ解決されていません。チームメンバーが対応を手伝っているときに、モーターのエアギャップが非常に大きく、ベアリングシートのレベルが不適格であることを発見しました。障害の原因が判明した後、各部品のギャップを再調整し、モーターは一度正常にテストされました。
3. 負荷機械部品を確認します。
不具合の原因は接続部にありました。この際、モーターの基礎レベル、傾斜、強度、中心合わせの精度、カップリングの損傷の有無、モーター軸の延長巻線が規定を満たしているかを確認する必要があります。
モーターの振動に対処する手順
1. モーターを負荷から切り離し、負荷のない状態でモーターをテストし、振動値を確認します。
2. IEC 60034-2規格に従ってモーター脚の振動値を確認します。
3. 4本の脚のうち1本、または2本の対角脚の振動が基準値を超える場合は、アンカーボルトを緩めてください。振動が基準値を超える場合、脚パッドがしっかりしていないことが示され、アンカーボルトの締め付け後に基礎が変形して振動している可能性があります。脚パッドをしっかりと固定し、アンカーボルトの位置を調整して締め付け直してください。
4. 基礎の4本のアンカーボルトをすべて締め付けても、モーターの振動値が依然として基準を超えている場合は、この際、シャフト延長部に取り付けられたカップリングがシャフトの肩部と面一になっているかどうかを確認してください。面一でない場合、シャフト延長部の余分なキーによって発生する加振力により、モーターの水平振動が基準を超えてしまいます。この場合、振動値は過度に超過することはなく、ホストとのドッキング後に振動値が減少することがよくあります。そのため、ユーザーに使用を勧める必要があります。
5. 無負荷試験ではモーターの振動が基準を超えないが、負荷をかけると基準を超える場合、原因は2つあります。1つはアライメント偏差が大きいこと、もう1つは主機関の回転部（ローター）の残留アンバランスとモーターローターの残留アンバランスが位相的に重なり合っていることです。ドッキング後、同じ位置にある軸系全体の残留アンバランスが大きく、発生する加振力が大きく、振動が発生します。このような場合は、カップリングを外し、どちらかのカップリングを180°回転させてからドッキングして試験を行うと、振動が減少します。
6.振動速度（強度）は基準を超えていないが、振動加速度は基準を超えているため、ベアリングを交換するしかない。
7. 2極高出力モーターのローターは剛性が低く、長期間使用しないとローターが変形し、再び回転させると振動することがあります。これはモーターの保管状態が悪いことが原因です。通常、2極モーターは保管時に適切な保管状態を保ちます。モーターは15日ごとにクランキングし、1回のクランキングで少なくとも8回転させるようにしてください。
8. 滑り軸受のモーター振動は、軸受の組立品質に関係しています。軸受に高所があるか、軸受のオイル入口が十分か、軸受の締め付け力、軸受クリアランス、磁気中心線が適切かを確認してください。
9. 一般的に、モーターの振動の原因は、3方向の振動値から簡単に判断できます。水平方向の振動が大きい場合は、ローターのバランスが崩れている可能性があります。垂直方向の振動が大きい場合は、設置基盤が不均一で不良です。軸方向の振動が大きい場合は、ベアリングアセンブリの品質が悪い可能性があります。これは単なる単純な判断であり、現場の状況と上記の要因に基づいて、振動の実際の原因を検討する必要があります。
10. ローターのダイナミックバランス調整後、ローターの残留アンバランスはローター上に固定され、変化しません。モーター自体の振動は、設置場所や動作条件の変化によって変化しません。振動問題は、ユーザー側で適切に処理できます。一般的に、モーターの修理時にダイナミックバランス調整を行う必要はありません。ただし、柔軟な基礎、ローターの変形など、極めて特殊な場合を除き、現場でのダイナミックバランス調整、または工場への返却による処理が必要です。
安徽明騰永久磁気電気機械設備有限公司（https://www.mingtengmotor.com/）生産技術と品質保証能力
生産技術
1.当社は最大振り径4m、高さ3.2メートル以下のCNC垂直旋盤を所有しており、主にモーターベース加工に使用しています。ベースの同心度を確保するために、すべてのモーターベース加工には対応する加工ツールが装備されており、低圧モーターには「ワンナイフドロップ」加工技術が採用されています。
シャフト鍛造品には通常、35CrMo、42CrMo、45CrMo合金鋼のシャフト鍛造品が使用され、各ロットのシャフトは引張試験、衝撃試験、硬度試験など、「鍛造シャフト技術条件」の要求事項に準拠しています。ベアリングは、SKF、NSKなどの輸入ベアリングなど、お客様のニーズに合わせてお選びいただけます。
2.当社の永久磁石モーターローターの永久磁石材料は、高磁気エネルギー積と高内部保磁力を有する焼結NdFeBを採用しています。従来グレードはN38SH、N38UH、N40UH、N42UHなどであり、最高動作温度は150℃以上です。当社は、磁性鋼組立用の専門工具とガイド治具を設計し、合理的な方法で組立磁石の極性を定性的に分析することで、各スロット磁石の相対磁束値が近くなるようにし、磁気回路の対称性と磁性鋼組立の品質を確保しています。
3.ローターパンチングブレードは50W470、50W270、35W270などの高規格パンチング材料を採用し、成形コイルのステーターコアは接線シュートパンチングプロセスを採用し、ローターパンチングブレードはダブルダイのパンチングプロセスを採用して、製品の一貫性を確保します。
4.当社は、ステータ外部加圧工程において、自社設計の専用リフティングツールを採用し、コンパクトな外圧ステータを安全かつスムーズに機械ベースに持ち上げることができます。ステータとローターの組み立てにおいては、永久磁石モーター組み立て機を自社で設計・試運転し、組み立て時に磁石の吸引による磁石とベアリングの損傷、および磁石の吸引によるローターの損傷を回避します。
品質保証能力
1. 当社の試験センターは、電圧レベル10kV、8000kWの永久磁石モータのフル性能試験を実施できます。試験システムはコンピュータ制御とエネルギーフィードバックモードを採用しており、現在、中国の超高効率永久磁石同期モータ業界において最先端の技術と高い実力を備えた試験システムです。
2. 当社は健全な経営システムを構築し、ISO9001品質マネジメントシステム認証およびISO14001環境マネジメントシステム認証を取得しています。品質マネジメントは、プロセスの継続的な改善を重視し、不要なリンクを削減し、「人、機械、材料、方法、環境」の5つの要素の管理能力を高め、「人材を最大限に活用し、機会を最大限に活用し、材料を最大限に活用し、スキルを最大限に活用し、環境を最大限に活用する」ことを目指しています。
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投稿日時: 2024年10月18日