一方的な磁気吸引：モーター・ベアリングへの影響を解説

モーターベアリングにおける一方的な磁気吸引の影響

片側磁気吸引はモーターでは一般的な概念で、特にモーターのステーターとローターの中心がずれているためにモーターのエアギャップが不均衡になることで発生する磁気吸引を指す。

典型的な横型モーターであっても、プロセスの偏差を考慮しなくても、片側磁気吸引の可能性が生じ得る。

最も多い原因は、モーターシャフトの自重によるたわみで、下図のようにステーターとローターの中心上下のエアギャップにずれが生じる：

このとき、モータの上部エアギャップは1.5倍増加し、下部エアギャップは同量減少します。モータが動作しているとき、上下のエアギャップは同じではないため、磁束密度は異なり、ロータに作用する磁気吸引力は上下で不均等になります。この磁気吸引力の差が、片側磁気吸引力と呼ばれるものです。

実際、モーターローター自体もエアギャップ全体で磁気吸引力を受けます。しかし、エアギャップが一定であれば、これらの力の大きさは円周方向では等しいが、方向が反対であるため、打ち消し合う。

横型モーターの場合、両端のベアリングはモーターローターの重量（他にアキシャル荷重とラジアル荷重がないと仮定した場合）だけでなく、片側磁気吸引力という追加のラジアル荷重も支えなければならない。

したがって、技術者が軸受の寿命検証計算を行う際には、片側磁気吸引力を考慮し、モーター軸受のラジアル荷重に組み込んで正確な選定を行う必要があります。

片側磁気吸引力の影響は、すべての横型モーターで考慮する必要がありますか？

以上の分析から、プロセス偏差を考慮しなくても、横型モーターでは片側磁気吸引力が発生する可能性があることがわかる。

ということは、すべての横型モーターの軸受けの寿命検証を行う際には、片側磁気吸引力の影響を考慮すべきだという結論になるのでしょうか？

デザインの観点から：

片側磁気引きの原因はモーターシャフトの曲げと密接に関係しており、その結果、エアギャップが不均一になり、引きが発生します。エンジニアは、曲がりやすいモーターでは、特にローターがかなりの重量を持つか、または細長い構造を示す場合には、この影響を見逃してはならないことを認識する必要があります。

一方、シャフトの曲げが最小限の小型モーターや軽量モーターでは、曲げによる片側磁力は実質的に無視できます。したがって、このようなタイプのモーターの軸受寿命を検証する場合、片側磁力を考慮する必要はありません。

プロセスおよび製造偏差の角度から：

製造上の偏差や工程の不正確さにもかかわらず、モーターは一方的な磁気吸引を生じることがあります。このような不一致の程度と位置は、エンジニアにとって重要な管理領域です。

したがって、不均一なエアギャップに対する公差制御があり、最大公差値がローター重量に影響するほど大きな片側磁気プルをもたらす場合、エンジニアはモーターのベアリング寿命を検証する際にこの要因を組み込む必要があります。逆に、磁気吸引力が無視できる程度であれば、考慮する必要はありません。