油圧シリンダーピストン用シールの正しい選択：総合ガイド
油圧シリンダーの寿命が長いものがあるのを不思議に思ったことはありませんか？その秘密はピストンのシールにあります。この記事では、シールの違いが性能にどのような影響を与えるのか、また、シールの種類によってどのような違いがあるのかをご紹介します。
プロジェクトに最適なモーターを選ぶにはどうしたらいいか、迷ったことはありませんか？その鍵は、モーターの種類（直流、非同期、同期）と、それぞれに固有の利点を理解することにあります。この記事では、負荷の種類、定格電力、使用環境など、モーター選びの原則を解説します。この記事を読めば、どのような用途にも最も効率的で費用対効果の高いモータを選択し、最適な性能と寿命を確保するための知識を得ることができます。お客様の機械に最適なモータを選択する方法をご覧ください。
これはモーターの種類から逆順に述べなければならない。
モーターは大きく2つに分類できる： DCモーターとACモーター.ACモーターはさらに同期モーターと非同期モーターの2種類に分けられる。
DCモータの利点は、電圧を変えることで簡単に回転数を調整できることで、より大きなトルクが得られ、製鉄所のミルや鉱山のホイストなど、頻繁に回転数の調整が必要な負荷に適している。
しかし、周波数変換技術の発達により、ACモーターも周波数を変えることで速度を調整できるようになった。周波数可変モータのコストは従来のモータより大幅に高いわけではないが、それでも設備全体のコストのかなりの部分を占めるため、費用対効果では直流モータの方が有利である。
DCモータの主な欠点は、故障の可能性を高める複雑な 構造にある。直流モータには、励磁巻線、整流極巻線、補償巻線、電機子巻線などの複雑な巻線に加え、スリップリング、ブラシ、整流子などの追加部品があります。その結果、製造要件が高くなり、保守コストも比較的高くなる。
その結果、直流モーターは産業用途では減少傾向にあるが、過渡期にはまだその地位を保っている。ユーザーに十分な資金があるのであれば、ACモータのスキームを選択することをお勧めします。 周波数変換器それは多くのメリットをもたらすからだ。
非同期モーターの利点は、構造が単純で、性能が安定しており、メンテナンスが容易で、コストが低いことである。
加えて、製造工程も簡単だ。ある作業場の年配の技術者によると、DCモーターの組み立てに必要な工数で、同程度のパワーを持つ同期モーター2台分、または非同期モーター4台分の組み立てを完了できるという。これが、非同期モーターが産業界で広く使われている理由である。
非同期モーターはリスケージ型と巻線型に分けられ、主な違いはローターにある。リスケージ型モータのロータは、銅やアルミニウムなどの金属片でできている。
中国はアルミニウムの採掘大国であるため、アルミニウムは比較的安価で、需要の少ない用途に広く使用されている。
一方、銅は機械的・電気的特性が優れており、ローターに多く使用されている。技術的に列破断の問題に対処した後、リスケージ・モーターの信頼性は大幅に向上し、現在では巻線ローター・モーターよりも優れている。
しかし、リスケージ・モーターはトルク出力が低く、始動電流が大きいため、高い始動トルクを必要とする負荷には適さない。モーターコアの長さを長くすればトルクを増加させることができるが、その増加には限界がある。
一方、巻線モータはスリップリングを介してロータ巻線に通電し、回転するステータ磁界に対して相対的に移動するロータ磁界を形成することで、より大きなトルクを出力する。
水抵抗を直列に接続して始動時の始動電流を減少させ、電気制御装置によって抵抗値を制御する。巻線モーターは圧延機やホイストなどの用途に適しています。
巻線型非同期モータは、リスケージ型モータと比較し て、スリップリング、水抵抗、電気抵抗などの部品が追加 されるため、装置全体のコストが高くなります。また、非同期モータは、DC モータと比較して、速度制御範囲が比較的狭く、 トルクが小さいという問題もあります。
しかし、誘導素子である固定子巻線に通電するために送電網からの無効電力を必要とするため、送電網に大きな影響を与える。これは、大電力誘導電化製品が送電網に接続されると、送電網電圧の低下や明るさの低下として現れる。
この影響を緩和するために、電力供給局は非同期モーターの使用を制限することがある。製鉄所やアルミ工場などの一部の大電力ユーザーは、自前の発電所を持って独立した電力網を形成し、非同期モーターの使用制限を緩和している。
非同期モーターは大電力負荷の要件を満たすために無効電力補償装置を必要とするが、同期モーターは励磁装置を通じて系統に無効電力を供給できる。大電力になればなるほど、同期モータの利点は顕著になり、同期モータの使用へとシフトしていく。
同期モータの利点には、過励磁状態での無効電力を補償する能力のほか、次のようなものがある：
しかし、同期モータは直接始動できないため、非同期始動または可変周波数始動の方法が必要となる。非同期始動は、同期モータのロータに非同期モータのかご巻線と同様の始動巻線を取り付け、励磁回路に付加抵抗（励磁巻線の抵抗値の10倍程度）を接続して閉回路を形成する。速度がサブシンクロナス速度（95%）に達すると、付加抵抗は遮断される。可変周波数始動は詳述しない。
同期モーターが作動するには励磁電流が必要で、これがないとモーターは非同期となる。励磁はローターに加えられる直流システムで、その回転速度と極性はステーターと同期している。励磁に問題がある場合、モーターはステップを外れ、調整できなくなり、「励磁故障」保護トリップが発生します。
励磁装置の追加は、同期モータの第2の欠点である。かつては励磁は直流機から直接供給されていたが、現在はシリコン制御整流器から供給されることがほとんどである。構造や設備が複雑になればなるほど故障箇所が増え、故障率も高くなる。
同期電動機は主にホイスト、ミル、ファン、コンプレッサー、圧延機、水ポンプなどの用途に使用される。モータ選択の原則は、モータの性能が生産機械の要求を満たす限り、構造が簡単で、価格が安く、運転が確実で、メンテナンスが便利なモータを優先することである。
この点で、交流モーターは直流モーターより優れており、交流非同期モーターは交流同期モーターより優れており、リスケージ非同期モーターは巻線非同期モーターより優れている。リスケージ非同期モーターは、負荷が安定し、始動や制動に特別な要件がない連続運転の生産機械に適しており、機械、水ポンプ、ファンなどに広く使用されている。巻線非同期モーターは、橋型クレーン、鉱山用ホイスト、エアコンプレッサー、不可逆圧延機など、始動と制動が頻繁に行われ、大きな始動トルクと制動トルクを必要とする生産機械に推奨されます。
同期モータは、中容量から大容量のウォーターポンプ、エアコンプレッサ、ホイスト、粉砕機など、速度調整、定速、力率改善が不要な用途に最適です。
速度制御範囲が1:3より大きく、連続的で安定した滑らかな速度制御を必要とする生産機械には、大型精密工作機械、ガントリープレーナー、鉄鋼圧延機、ホイストなど、個別励磁型DCモーター、リスケージ型非同期モーター、または可変周波数速度制御付き同期モーターの使用を推奨します。
大きな始動トルクと柔らかい機械的特性を必要とする生産機械は、路面電車、電気機関車、大型クレーンなどの直列または複合励磁直流モーターを使用すべきである。
モータの定格出力とは、その出力電力のことで、軸動力または容量とも呼ばれます。モータの駆動負荷容量を定量化する重要なパラメータであり、モータを選定する際には必ず提示しなければなりません。モータの選定において重要なその他の要素には、定格電圧、定格電流、力率（cosθ）、効率（η）などがあります。
モータの容量を正しく選択する目的は、経済的かつ合理的な方法でモータの出力を決定し、生産機械の負荷要件を満たすことができるようにすることである。電力が大きすぎると、設備投資が増加し、無駄が生じ、交流モータの効率と力率が低下する。一方、電力が小さすぎると、モーターが過熱し、早期損傷に見舞われます。
モーターのパワーを決定する主な要因には、以下のようなものがある：
定格電力を選択するには、まず機械の加熱、温度上昇、負荷要件に基づいて負荷電力を計算する。次に、負荷電力、作業システム、および過負荷要件に基づいて定格電力を事前に選択します。加熱、過負荷容量、始動容量が適格であることを確認する必要があります。
そうでない場合は、すべての基準を満たすまでモーターを選択し直さなければならない。作動方式も要求される要素であり、指定がない場合、デフォルトで従来のS1作動方式が採用される。過負荷要求のあるモータは、過負荷倍率とそれに対応する運転時間も提供しなければならない。
非同期リスケージ電動機がファンなどの慣性モーメントの大きい負荷を駆動する場合は、始動能力を確認するために負荷の慣性モーメントと始動抵抗モーメント曲線を提供する必要があります。
定格電力は標準周囲温度40℃を想定しています。周囲温度が変化した場合は、定格電力を補正する必要がある。周囲温度が50℃に達するインドなど、極端な気象条件の地域では、周囲温度を確認する必要がある。
標高が高いこともモーター出力に影響し、標高が高いほどモーター出力は高くなります。 モーター温度上昇 と出力が低下する。コロナ現象は、高高度で使用されるモーターについても考慮されるべきである。
参考までに、現在の市場におけるモーター出力範囲の例を以下に示す：
モータの定格電圧とは、そのモータの定格運転状態における線間電圧のことである。
モータの定格電圧の選択は、電力系統の電源電圧とモータの容量に依存する。
ACモータの電圧レベルの選択は、主として使用場所の電源電圧レベルに依存する。
通常、低電圧ネットワークは380Vで動作するため、定格電圧は380V（YまたはΔ接続）、220/380V（Δ/Y接続）、または380/660V（Δ/Y接続）となります。
低圧モーターの出力があるレベル（300KW/380Vなど）に達すると、導体の耐力の限界から電流を増やすことが難しくなるか、あるいはコストがかかりすぎる。
より高い出力は電圧を上げることで得られる。
高圧送電網の電源電圧は通常6000Vか10000Vだが、諸外国では3300V、6600V、11000Vという電圧レベルも使われている。
高電圧モーターは高出力で耐衝撃性が強いという利点があるが、慣性が大きく、始動や停止が難しいという欠点がある。
DCモータの定格電圧は、電源電圧と一致させる必要がある。
DCモーターの一般的な電圧レベルは110V、220V、440Vである。
220Vは最も一般的に使用される電圧レベルであり、高出力モーターは600～1000Vまで上げることができる。
AC電源電圧が380Vで、電源に三相ブリッジシリコン整流回路を使用する場合、DCモーターの定格電圧は440Vとする。
電源に三相半波シリコン整流電源を使用する場合、DCモーターの定格電圧は220Vとする。
モータの定格回転数とは、通常の状態で運転される回転数のことである。モータとそれが駆動する機械の両方に定格回転数があります。
モーターの回転数を選ぶ際に注意したいのは、低すぎるとモーターの段数が増えて大型化し、価格も高くなる。逆に回転数が高すぎると、変速機構が複雑になり、メンテナンスが難しくなる。
また、電力が一定の場合、モータトルクは回転数に反比例することも重要です。その結果、始動や制動に対する要求が低い場合は、理想的な定格回転数を決定する前に、初期投資、機器の設置面積、メンテナンスコストの観点から、さまざまな定格回転数を比較することができます。
始動、制動、逆転を頻繁に行う用途では、初期投資だけを考えるのではなく、移行過程での損失を最小限に抑えることを前提に、モータの速度比や定格回転数を選定する必要がある。例えば、エレベーターのモーターは、高トルクで頻繁に正逆回転を繰り返す必要があるため、回転数が低く、かさばり、高価なモーターになります。
モーターの回転数が高い場合、モーターの限界回転数を考慮することが重要です。運転中、ローターは振動し、その振幅は速度とともに増加します。ある速度で振幅は最大値に達し（共振と呼ばれる）、さらに速度が上がると振幅は減少し、ある範囲で安定する。
最大振幅を持つこの速度はローターの臨界速度と呼ばれ、ローターの回転速度に等しい。 固有振動数.ローターが臨界速度で運転されると、激しい振動とシャフトの大きな曲げを引き起こし、長期的な変形や破損につながることさえある。
一般にモータの一次臨界速度は1500RPM以上であるため、従来の低速モータでは気にする必要はない。しかし、高速2極モータの場合、定格回転数が3000RPMに近い場合は、臨界回転数の影響を考慮し、臨界回転数での長時間運転は避ける必要があります。
包む
一般に、モータの仕様は、駆動する負荷の種類、定格電力、電圧、回転数に関する情報を提供することによって推定することができる。しかし、これらの基本的なパラメータは、負荷の要件を完全に満たすには十分ではありません。
さらに考慮すべきパラメータとしては、周波数、運転システム、過負荷要件、絶縁および保護等級、慣性モーメント、負荷抵抗モーメント曲線、設置方法、周囲温度、高度、屋外要件などがある。これらのパラメータは、特定の用途に基づいて指定する必要があります。
モーター選択の主な基準は以下の通り：
モーターの選定は、以下の条件に基づいて行う必要がある：
モータのタイプ、電圧、回転数を選択する際には、以下の条件を満たす必要がある。 送電 始動と停止の頻度、速度制御の必要性の有無など、生産機械の特性をまず考慮する必要がある。これによってモータの電流の種類、すなわち交流モータを選ぶか直流モータを選ぶかが決まる。
次に、モータの定格電圧の大きさは、電源環境に合わせて選定する。次に、定格回転数は生産機械が要求する回転数と伝動装置の要求に基づいて選定する。
その後、モーターの組み立て場所や周辺環境に応じて、モーターの構造や保護タイプを決定する。
最後に、モーターの定格出力（容量）は、生産機械が必要とする電力によって決定されるべきである。
これらの要素をすべて考慮した上で、これらの要件を満たすモータを製品カタログから選択する。カタログに掲載されているモータが生産機械の特別な要件を満たせない場合は、モータメーカーに特注することができます。
モータの選択は、交流と直流、機械の特性、速度制御と始動能力、保護、価格の側面から考慮される。したがって、選択する際には以下のガイドラインを遵守する必要がある：
(1)まず、三相リスケージ誘導電動機の選定を検討する。
これは、その単純さ、耐久性、信頼性、低コスト、メンテナンスの容易さによるものである。しかし、速度制御が難しく、力率が低く、始動電流が大きく、始動トルクが小さいという欠点がある。そのため、主に一般的な工作機械や、出力が100KW未満の水ポンプやファンなどの生産機械など、機械特性が比較的硬く、特別な速度制御が要求されない一般的な生産機械や駆動装置に適している。
(2) 巻線ロータモータの価格は、かご型モータよりも高い。
しかし、その機械特性は、ローターに抵抗を加えることによって調整することができ、それによって始動電流を制限し、始動トルクを増加させることができる。そのため、電源容量が小さく、モータ出力が大きい場合や、速度調整が必要な場合、例えば特定の昇降装置、昇降エレベータなどに適している、 鍛造プレスまた、重量のある工作機械のクロスビームを動かすこともできる。
(3) 速度制御範囲が 1:10 より小さく、滑らかな速度制御が必要な場合は、まずスリップモータを選択します。
このモーターは組み付け位置によって横型と縦型に分けられる。横型モーターは軸が水平に組込まれ、縦型モーターは軸が高所で垂直に組込まれるため、両者を使い分けることはできない。通常の場合、可能な限り横型モーターを選択し、縦型モーターは縦型運転が必要な場合にのみ検討すべきである（縦型深井戸ポンプや ボーリング リグ）は、トランスミッションの組み立てを簡素化するため（高価になるため）。
モータには複数の保護タイプがあり、使用環境に応じて適切なタイプを選択する必要があります。モータの保護タイプには、開放型、保護型、密閉型、防爆型、水中型などがあります。オープンタイプは、その手頃な価格から日常的な環境で一般的に選択されますが、乾燥した清潔な条件下でのみ適しています。
湿気の多い環境、腐食しやすい環境、埃の多い環境、可燃性の環境、腐食性の環境では、密閉型を選択すべきである。埃が多く、モータの絶縁に有害であるが、圧縮空気で吹き飛ばすことができる環境の場合は、保護型を選択することができる。水中ポンプ用モータの場合は、水中での運転中に水分が侵入しないように完全密閉型を選択する必要があります。火災や爆発の危険がある環境では、防爆タイプを選択する必要があります。
工業環境で既存の生産機械にモータを選択する場合、モータの定格電圧は工場の配電電圧と同等であるべきである。新しい工場の場合、モータの電圧選択は選択された配電電圧に合わせて考慮されるべきである。
異なる電圧レベルを比較した上で、最も経済的に実行可能な選択肢に基づいて決定すべきである。わが国の低圧規格は220/380Vで、高圧は10KVが多い。容量の小さいモータのほとんどは高圧で、定格電圧は220/380V（D/Y接続方式）および380/660V（D/Y接続方式）である。モーター容量が約200KWを超える場合は、3KV、6KV、10KVの高圧モーターを選択することをお勧めします。
モータの（定格）回転数の選択は、駆動される生産機械の要件とトランスミッションアセンブリの条件に基づいて考慮されるべきである。モータの回転数/分には、通常3000、1500、1000、750、600などがある。
非同期モーターの定格速度は、スリップ率のため、通常これらの速度より2%から5%低い。製造の観点からは、同じ出力のモータの定格回転数が高ければ、電磁トルクの形状が小さくなり、コストと重量が下がります。
さらに、高速モーターは低速モーターよりも力率や効率が高い。
より高速のモーターを選択する方が経済的である。しかし、その結果、モーターと被駆動機械との間に大きな速度差が生じると、より多くの増速変速段が必要となり、設備コストとエネルギー消費量が増加する。慎重に比較した上で最適な選択をすべきである。
私たちが通常使用するモーターのほとんどは、4極1500r/minモーターです。
MachineMFGの創設者として、私は10年以上のキャリアを金属加工業界に捧げてきました。豊富な経験により、板金加工、機械加工、機械工学、金属用工作機械の分野の専門家になることができました。私は常にこれらのテーマについて考え、読み、執筆し、常にこの分野の最前線にいようと努力しています。私の知識と専門知識をあなたのビジネスの財産にしてください。
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