電動モーター用軸受潤滑油に不可欠なパラメータ

数日前、あるエンジニアがベアリング用の潤滑油の選択について質問してきた。潤滑油メーカーは、多くの性能指標を提示していたが、これらのパラメーターの背後にある意味は不明だった。

今日は、モーターベアリング用潤滑油の基本的なパラメータとその意味について説明します。

ベアリングの潤滑

という点では ベアリング潤滑潤滑剤には、固体潤滑剤、液体潤滑剤、グリース潤滑剤がある。モータの場合、グリース潤滑が最も一般的である。大型モーターでは潤滑にオイルを使用することもあり、特殊な用途のモーターでは固体潤滑剤を使用することもある。

ここでは、主にグリース潤滑に関するパラメータに焦点を当てる。

1.グリース潤滑

一般に，潤滑グリースは増ちょう剤，基油，添加剤から構成される。これらの成分に関連するパラメータがグリースの主な特徴を構成する。

グリースの構成要素から見ると，グリースは物理的，化学的特性を含む多くのパラメータを持っている。ここでは，各パラメータについて詳しく説明することなく，モーターベアリングの潤滑で一般的に使用されるいくつかのパラメータ，すなわち滴点，浸透性，基油粘度に焦点を当てる。

モータ設計では，グリースの潤滑性能は基油の粘度によって計算され，グリースの適性は落下点と浸透性の観点から評価される。

(1) ドロップポイント

温度が上昇すると，潤滑グリースは軟化する。滴点は，潤滑グリースを所定の条件で加熱したとき，実験容器から最初の液滴（または液柱）が流出する温度として定義される。滴点の試験方法には次のようなものがある：

1) GB/T270

2) GB/4929、ASM D566、ISO2167

3) GB3498、ASM D2665

興味があれば、これらの方法を具体的に調べてみてほしい。詳細はここでは割愛する。モータ技術者にとって，潤滑グリースを選択する際の落下点の実際的な意義は，温度境界としてである。

一般に，潤滑グリースの最高使用温度は降下点より30～50度低いことが望ましい。低速の場合，潤滑グリースの最高使用温度は降下点より 15～30℃低いことが望ましい。(高速回転と低速回転の定義は，回転数関連の記事で紹介する）。

落下点をそのままグリースの最高使用温度として適用するのは不適切な場合が多い。

メーカーによっては潤滑グリースの使用温度範囲を直接提示しているところもあり，その方がモータ・エンジニアが選択する際に便利です。落下点範囲内の潤滑グリースを選ぶだけでは十分でないことに注意することが重要です。最終的な選定には粘度の考慮と計算も必要です。

(2) ペネトレーション

コーンペネトレーションとも呼ばれるペネトレーションは、油脂の粘度、言い換えれば硬さや柔らかさの度合いを示す尺度である。ペネトレーションとは、指定された荷重、時間、温度条件下で、円錐状の試料が落下する深さを指す。測定単位は0.1mm。浸透性が大きいほど、油脂は柔らかく、その逆もまた同様である。

浸透性はGB/T269-91で測定できる。同等の国際規格はISO/DIS2173です。

作業浸透と非作業浸透には明確な違いがある。浸透性は主に、油脂の荷重に対する安定性を試験するために使用される。これは、油脂の作業前と作業後の浸透性を比較することで達成される。

ペネトレーションは9つのグレードに分けられる：

通常，電動機の軸受に使用される潤滑グリースは等級2または3であり，他の等級はほとんど使用されない。グリース等級の選択については、次回以降に具体的に説明します。

(3) グリースの基油粘度

グリースは、増ちょう剤（石鹸ベース）、基油、添加剤で構成されている。特に重要なのは基油である。基油には多くのパラメータがあるが、中でもモーター技術者にとって最も重要なのは基油粘度である。

この粘度は、潤滑油内の摩擦の指標となる。無添加の場合、粘度が高いほど油膜強度が高く、流動性が悪くなります。詳しい計算方法は後ほど紹介する。

上記は、モーターベアリングの潤滑にとって最も重要な3つの指標を説明したに過ぎない。実際には、粘度指数、引火点、流動点など、電動機軸受潤滑のための他の多くの指標があります。

私の実務経験に基づけば、上記の3つの指標を使いこなすことで、モーターエンジニアが直面する潤滑油選択の問題の半分以上を解決することができる。