1. 電気モーター入門
電気モーターは、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する装置です。通電されたコイル（ステーター巻線）を利用して回転磁界を発生させ、ローター（例えば、かご型の密閉型アルミフレーム）に作用させて磁電回転トルクを発生させます。
電気モーターは、使用される電源の違いにより、直流モーターと交流モーターに分類されます。電力システムにおけるモーターのほとんどは交流モーターであり、同期モーターまたは非同期モーター（モーターの固定子磁界速度が回転子の回転速度と同期しないモーター）のいずれかです。
電動モーターは主にステーターとローターで構成され、磁界中の通電線に作用する力の方向は、電流の方向と磁気誘導線の方向（磁界方向）に関係しています。電動モーターの動作原理は、磁界が電流に作用する力に作用し、モーターを回転させることです。
2. 電動モーターの分割
① 動作電源による分類
電気モーターは、その動作電源の違いにより、直流モーターと交流モーターに分けられます。交流モーターは、単相モーターと三相モーターにも分けられます。
②構造と動作原理による分類
電気モーターは、構造と動作原理によって、直流モーター、非同期モーター、同期モーターに分類されます。同期モーターは、永久磁石同期モーター、リラクタンス同期モーター、ヒステリシス同期モーターに分類されます。非同期モーターは、誘導モーターと交流整流子モーターに分類されます。誘導モーターはさらに、三相非同期モーターとくま取り極非同期モーターに分類されます。交流整流子モーターは、単相直励モーター、交流・直流兼用モーター、反発モーターに分類されます。
③起動・動作モードによる分類
電動モーターは、始動モードと動作モードに応じて、コンデンサ始動単相非同期モーター、コンデンサ動作単相非同期モーター、コンデンサ始動単相非同期モーター、分相単相非同期モーターに分類できます。
④目的による分類
電動モーターは用途に応じて駆動モーターと制御モーターに分けられます。
駆動用電動モーターは、さらに電動工具（穴あけ、研磨、研削、溝入れ、切断、拡張工具などを含む）、家電製品用電動モーター（洗濯機、扇風機、冷蔵庫、エアコン、レコーダー、ビデオデッキ、DVDプレーヤー、掃除機、カメラ、電動送風機、電気シェーバーなどを含む）、その他の一般小型機械設備（各種小型工作機械、小型機械、医療機器、電子機器などを含む）に分けられます。
制御モーターはさらにステッピングモーターとサーボモーターに分けられます。
⑤ ローター構造による分類
回転子の構造に応じて、電気モーターは、かご型誘導モーター（以前はかご型非同期モーターと呼ばれていました）と巻線型回転子誘導モーター（以前は巻線非同期モーターと呼ばれていました）に分けられます。
⑥ 動作速度による分類
電気モーターは、動作速度に応じて、高速モーター、低速モーター、定速モーター、可変速モーターに分類されます。
⑦ 保護形態による分類
a. オープンタイプ（IP11、IP22など）。
必要な支持構造を除き、モーターには回転部分と通電部分に対する特別な保護機能はありません。
b. 密閉型（IP44、IP54など）。
モータケース内の回転部および通電部は、偶発的な接触を防止するために必要な機械的保護が必要ですが、通風を著しく妨げるものではありません。保護モータは、通風構造と保護構造の違いにより、以下の種類に分類されます。
ⓐ メッシュカバータイプ。
モーターの通気口は穴あきカバーで覆われており、モーターの回転部分や通電部分が外部の物体と接触するのを防止します。
ⓑ 防滴仕様。
モーター通気口の構造により、垂直に落下する液体や固体がモーター内部に直接侵入するのを防ぎます。
ⓒ 防滴仕様。
モーターベントの構造により、垂直角度100°の範囲内のどの方向からでも液体や固体がモーター内部に侵入するのを防ぐことができます。
ⓓ 閉店しました。
モーターケースの構造により、ケース内外の空気の自由な交換は防止できますが、完全な密閉は必要ありません。
ⓔ 防水。
モーターケースの構造により、一定圧力の水がモーター内部に侵入するのを防ぎます。
ⓕ 防水。
モーターが水中に浸かっている場合でも、モーターケースの構造によりモーター内部への水の浸入を防止できます。
ⓖ ダイビングスタイル。
電動モーターは定格水圧下で水中で長時間作動できます。
ⓗ 防爆仕様。
モーターケーシングの構造は、モーター内部のガス爆発がモーター外部に伝わり、モーター外部で可燃性ガスが爆発するのを防ぐのに十分です。「機械工学文献」公式アカウント、エンジニアのガソリンスタンド！
8 換気・冷却方法による分類
a. 自己冷却。
電気モーターは、冷却のために表面放射と自然な空気の流れのみに依存しています。
b. 自己冷却ファン。
電気モーターは、モーターの表面または内部を冷却するための冷却空気を供給するファンによって駆動されます。
c. ファンで冷却しました。
冷却空気を供給するファンは、電動モーター自体によって駆動されるのではなく、独立して駆動されます。
d. パイプライン換気タイプ。
冷却空気は、モータの外部または内部から直接導入または排出されるのではなく、配管を介してモータから導入または排出されます。配管換気用のファンは、自己ファン冷却式または他のファン冷却式があります。
e. 液体冷却。
電気モーターは液体で冷却されます。
f. 閉回路ガス冷却。
モータを冷却するための媒体循環は、モータと冷却器を含む閉回路で行われます。冷却媒体はモータを通過する際に熱を吸収し、冷却器を通過する際に熱を放出します。
g. 表面冷却と内部冷却。
モータ導体の内部を通過しない冷却媒体を表面冷却、モータ導体の内部を通過する冷却媒体を内部冷却といいます。
⑨ 設置構造形態による分類
電動モーターの設置形態は通常、コードによって表されます。
このコードは、国際設置の略語IMで表されます。
IM の最初の文字は設置タイプ コードを表し、B は水平設置、V は垂直設置を表します。
2 番目の数字は、アラビア数字で表される機能コードを表します。
⑩ 絶縁レベルによる分類
Aレベル、Eレベル、Bレベル、Fレベル、Hレベル、Cレベル。モーターの絶縁レベルの分類は以下の表のとおりです。
⑪ 定格労働時間による分類
継続的、断続的、短期的な作業システム。
連続運転システム（SI）。モーターは銘板に記載されている定格値での長期運転を保証します。
短時間運転（S2）。モータは銘板に記載されている定格値以下の限られた時間のみ運転できます。短時間運転の持続時間基準は、10分、30分、60分、90分の4種類があります。
間欠運転システム（S3）。モータは、銘板に記載されている定格値（1サイクルあたり10分の割合で表されます）以下でのみ、断続的にかつ周期的に使用できます。例えば、FC=25%などです。このうち、S4からS10は、異なる条件下で動作する複数の間欠運転システムに属します。
9.2.3 電動モーターの一般的な故障
電気モーターは長期間の運転中にさまざまな故障が発生することがよくあります。
コネクタと減速機間のトルク伝達が大きい場合、フランジ表面の接続穴が激しく摩耗し、接続部のフィットギャップが拡大してトルク伝達が不安定になります。モーターシャフトベアリングの損傷によりベアリング位置が摩耗します。シャフトヘッドとキー溝間の摩耗など。このような問題が発生した後、従来の方法では、主にブラシメッキ後の補修溶接または機械加工に重点が置かれていますが、どちらも特定の欠点があります。
高温補修溶接によって発生する熱応力は完全に除去できず、曲がりや破損が生じやすくなります。しかし、ブラシめっきはめっきの厚さに制限があり、剥離しやすいという問題があります。また、どちらの方法も金属を用いて補修するため、「硬さ対硬さ」の関係を変えることができません。様々な力が複合的に作用すると、依然として再摩耗が発生します。
現代の西洋諸国では、これらの問題に対処するため、ポリマー複合材料を補修方法として頻繁に採用しています。ポリマー材料を補修に用いることで、溶接熱応力に影響を与えず、補修厚さにも制限がありません。同時に、製品に使用されている金属材料は柔軟性を備えており、設備の衝撃や振動を吸収し、再摩耗の可能性を回避し、設備部品の耐用年数を延ばすことで、企業のダウンタイムを大幅に削減し、莫大な経済的価値を生み出します。
（１）故障現象：モーターを接続しても始動できない
理由と対処方法は以下の通りです。
① 固定子巻線の配線エラー - 配線を確認し、エラーを修正します。
② 固定子巻線の断線、接地の短絡、巻線回転子モーターの巻線の断線など、故障箇所を特定して除去します。
③ 過度の負荷または伝達機構の固着 - 伝達機構と負荷を確認してください。
④ 巻線ローターモーターのローター回路の断線（ブラシとスリップリングの接触不良、可変抵抗器の断線、リード線の接触不良など） - 断線箇所を特定して修復します。
⑤ 電源電圧が低すぎる – 原因を確認し、排除します。
⑥電源欠相 – 回路を点検し三相を復旧する。
（2）故障現象：モーターの温度が高すぎる、または煙が出る
理由と対処方法は以下の通りです。
① 過負荷または始動頻度が高すぎる – 負荷を軽減し、始動回数を減らします。
② 運転中の相欠相 – 回路を点検し三相を復元します。
③ 固定子巻線の配線エラー – 配線を確認して修正します。
④ 固定子巻線が接地されており、巻線間または相間に短絡が発生しています。接地または短絡の場所を特定して修復します。
⑤ ケージローターの巻線が破損している – ローターを交換してください。
⑥ 巻線回転子巻線の欠相動作 - 故障箇所を特定し修復する。
⑦ ステーターとローター間の摩擦 - ベアリングとローターの変形を点検し、修理または交換する。
⑦ 換気が悪い – 換気が妨げられていないか確認してください。
⑨ 電圧が高すぎる、または低すぎる – 原因を確認し、排除します。
（３）故障現象：モータの過度な振動
理由と対処方法は以下の通りです。
① アンバランスローター - レベリングバランス。
② プーリーのバランスが崩れているか、シャフトの延長部分が曲がっている。点検して修正する。
③ モーターと負荷軸が揃っていません。ユニットの軸を確認して調整してください。
④ モーターの不適切な取り付け - 取り付けネジと基礎ネジを確認してください。
⑤ 突然の過負荷 – 負荷を軽減します。
（4）故障現象：運転中に異常音が発生する
理由と対処方法は以下の通りです。
① ステーターとローター間の摩擦 - ベアリングとローターの変形を点検し、修理または交換します。
② ベアリングが損傷しているか潤滑不良の場合 – ベアリングを交換して清掃します。
③ モーター欠相動作 - 断線箇所を確認し修復します。
④ ブレードとケーシングの衝突 – 欠陥をチェックして排除します。
（５）故障現象：負荷がかかったときにモーターの回転速度が低すぎる
理由と対処方法は以下の通りです。
① 電源電圧が低すぎます – 電源電圧を確認してください。
② 過負荷 - 負荷を確認してください。
③ ケージローターの巻線が破損している – ローターを交換してください。
④ 巻線ローターワイヤグループの1つの相の接触が不良または切断されています - ブラシ圧力、ブラシとスリップリング間の接触、およびローター巻線をチェックしてください。
（6）故障現象：モーターケースが通電している
理由と対処方法は以下の通りです。
① 接地不良または接地抵抗が高い – 接地不良の障害を解消するために、規定に従ってアース線を接続します。
② 巻線が湿っているので乾燥処理をする。
③ 絶縁損傷、リード線衝突 – 塗料を浸して絶縁を修復し、リード線を再接続します。9.2.4 モーター操作手順
① 分解する前に、圧縮空気を使用してモーターの表面のほこりを吹き飛ばし、きれいに拭き取ってください。
②モーター分解作業場所の選定と現場環境の清掃を行います。
③電動機の構造的特性および保守技術要件を熟知している。
④分解に必要な工具（特殊工具を含む）や機材を準備します。
⑤ モーターの動作不良をさらに詳しく把握するために、条件が許せば分解前に検査テストを実施することができます。そのために、モーターに負荷をかけてテストし、モーター各部の温度、音、振動などの状態を詳細にチェックします。電圧、電流、速度などもテストします。その後、負荷を外し、別途無負荷検査テストを実施して無負荷電流と無負荷損失を測定し、記録します。公式アカウント「機械工学文献」、エンジニアのガソリンスタンド！
⑥電源を切り、モーターの外部配線を外して記録を残します。
⑦ 適切な電圧計を選択してモーターの絶縁抵抗を試験します。前回のメンテナンス時に測定した絶縁抵抗値と比較し、モーターの絶縁状態の変化傾向と絶縁状態を判断するために、異なる温度で測定した絶縁抵抗値は、通常75℃に換算して同じ温度に換算する必要があります。
8. 吸収率Kを試験します。吸収率K>1.33の場合、モーターの絶縁が湿気の影響を受けていないか、湿気の程度が深刻ではないことを示します。以前のデータと比較するために、任意の温度で測定された吸収率を同じ温度に換算する必要があります。
9.2.5 電動モーターの保守と修理
モーターが運転中または故障しているときは、見る、聞く、嗅ぐ、触るという 4 つの方法で適時に障害を防止および排除し、モーターの安全な動作を確保します。
（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 モーターに過負荷がかかったり位相がずれたりすると、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、接続部の緩みから火花が出ることがあります。これはヒューズが切れたり、部品が固着したりする現象です。
④モーターが激しく振動する場合は、伝動装置の固着、モーターの固定不良、基礎ボルトの緩みなどが原因と考えられます。
⑤ モーターの内部接点や接続部に変色、焦げ跡、煙の染みがある場合は、局所的な過熱、導体接続部の接触不良、または巻線の焼損の可能性があります。
（2）聞く
モーターは通常運転中、均一で軽い「ブーン」という音を発し、異音や異音は発生しません。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、過剰なノイズが発生する場合は、故障の前兆または現象である可能性があります。
①電磁ノイズの場合、モーターから大きく重い音がする場合は、いくつかの原因が考えられます。
a. ステーターとローター間のエアギャップが不均一で、高音と低音の間隔が同じまま、高音から低音へと音が変動します。これはベアリングの摩耗により、ステーターとローターの同心度がずれていることが原因です。
b. 三相電流が不平衡です。これは、接地不良、短絡、または三相巻線の接触不良が原因です。音が非常に鈍い場合は、モーターが過負荷状態にあるか、位相がずれていることを示しています。
c. 鉄心の緩み。モーター運転中の振動により鉄心の固定ボルトが緩み、鉄心のシリコン鋼板が緩んで騒音が発生します。
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監視する必要があります。監視方法は、ドライバーの片端をベアリングの取り付け部に押し当て、もう片方の端を耳に近づけてベアリングの作動音を聞きます。ベアリングが正常に動作している場合、音は連続した小さな「カサカサ」という音で、高さの変動や金属摩擦音はありません。以下の音が発生した場合は異常と考えられます。
a. ベアリングが回転しているときに「キーキー」という音がしますが、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、適量の潤滑グリースを補充する必要があります。
b. 「きしみ」という音がする場合、それはボールが回転する際に発生する音で、通常は潤滑グリースの乾燥やオイル不足が原因です。適切な量のグリースを補充してください。
c. 「カチッ」や「ギシギシ」という音は、ベアリング内のボールが不規則に動くことで発生する音で、ベアリング内のボールの損傷、モーターの長期使用、潤滑グリースの乾燥などが原因です。
③ 伝達機構及び従動機構から変動音ではなく連続音が発生する場合は、以下の方法で対処できます。
a. ベルト接合部の不均一性により、周期的に「ポキッ」という音が鳴ります。
b. 周期的な「ドスン」という音は、シャフト間のカップリングやプーリーの緩み、キーやキー溝の摩耗によって発生します。
c. 不均一な衝突音は、風の羽根がファンカバーに衝突することによって発生します。
（3）匂い
モーターの臭いを嗅ぐことで、故障を特定し、予防することができます。特殊な塗装臭がする場合は、モーター内部の温度が高すぎることを示しています。強い焦げ臭や焦げ臭い場合は、絶縁層の破壊や巻線の焼損が考えられます。
(4) タッチ
モーターの部品の温度を触ることで、故障の原因を特定できる場合もあります。安全のため、モーターのケースやベアリングの周辺部品に触れる際は、手の甲で触れるようにしてください。温度異常が見つかった場合、いくつかの原因が考えられます。
① 換気不良（ファンの外れ、換気ダクトの詰まりなど）
② 過負荷。過電流が発生し、固定子巻線が過熱します。
③固定子巻線間の短絡または三相電流の不平衡。
④ 頻繁な発進・ブレーキ
⑤ベアリング周辺の温度が高すぎる場合は、ベアリングの損傷やオイル不足が原因の可能性があります。
投稿日時: 2023年10月6日
