品質不良事例分析：軸電流がモーターベアリングシステムの破壊者

軸電流は可変周波数モーター、大型モーター、高電圧モーター発電機にも影響を与え、モーターのベアリングシステムに極めて有害です。軸電流防止対策が不十分なためにベアリングシステムが故障する事例は数多くあります。

軸電流の特徴は低電圧・高電流であり、ベアリングシステムへの損傷を防ぐのは困難と言える。軸電流の発生原因は軸電圧と閉回路である。軸電流の問題を解決するには、軸電圧を除去するか、回路を遮断するかの2つの方法がある。

磁気回路の不均衡、インバータ電源、静電誘導、静電荷、外部電源の干渉などによって、軸電圧が発生する可能性があります。軸電圧の振幅は通常小さいですが、ある一定の値に達すると、ベアリングの潤滑油膜を突き破り、ベアリング表面の閉ループを通過します。大きな軸電流は、非常に短時間でベアリングを熱で焼損させます。軸電流によって焼損したベアリングは、ベアリングの内輪外面に洗濯板のような跡を残します。

軸電流を回避する問題を解決するには、モーターの設計および製造工程において、エンドカバーやベアリングスリーブに必要な絶縁対策を施すなど、必要な措置を講じる必要があります。小型製品の場合は、絶縁ベアリングを使用し、使用中に漏れ防止カーボンブラシを追加することも可能です。使用の観点から言えば、部品の切断対策は一度行えば済む対策ですが、迂回措置を用いるとカーボンブラシ装置の交換が必要になる場合があります。少なくとも、モーターのメンテナンスサイクル中にカーボンブラシシステムに問題が発生しないようにする必要があります。
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絶縁ベアリング
絶縁ベアリングのサイズと耐荷重は、通常のフランジベアリングと同じです。違いは、絶縁ベアリングは電流の通過を非常に効果的に防ぐことができる点です。絶縁ベアリングは電気腐食による損傷を防ぐことができます。そのため、通常のベアリングよりも信頼性の高い動作を確保するために、モーターに使用することができます。絶縁ベアリングは、誘導電流によるベアリングへの電気腐食の影響を防ぎ、電流がグリース、転動体、軌道面を損傷するのを防ぎます。

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インバータ電源はなぜ軸電圧を発生させるのか？
モータをインバータ電源で動作させる場合、電源電圧には高次高調波成分が含まれており、これが固定子巻線コイルの両端、配線部、および回転軸の間に電磁誘導を引き起こし、軸電圧を発生させる。
ステータ巻線非同期モーターはステータコアのスロットに埋め込まれています。ステータ巻線のターン間、およびステータ巻線とモータベース間には分布容量が存在します。一般的な周波数変換器が高搬送周波数で動作する場合、インバータのコモンモード電圧が急激に変化し、モータケーシングからモータ巻線の分布容量を介して接地端子に漏洩電流が発生します。この漏洩電流は、放射性および伝導性の2種類の電磁干渉を引き起こす可能性があります。モータ磁気回路の不均衡により、静電誘導とコモンモード電圧が軸電圧と軸電流の原因となります。