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モーターの異常や故障原因の解明なら釜石電機にお任せ!

モーターの故障原因エトセトラ
モーターの故障原因エトセトラ

モーターが振動したり異音を発したりするなど異常が発生するのはなぜでしょう?また、モーターが熱くなるなどの異常が発生するのはなぜでしょうか?これらの異常を放っておくと重大な故障につながることがあります。モーターが振動・異音、熱を発しないようにするにはどうすれば良いのか、ここでは、モーターに発生する異常や故障症状とその原因・対策をご紹介します。

モーターの構成部品

モーターの異常や故障原因、対策を説明する前に、まず、モーターの基本構造と構成部品を確認しておきましょう。

モーターの基本構造は、①シャフト(回転軸)、②シャフトと一体に回転するロータ(回転子)、③ローターと磁界を介して相互作用をしてトルクを発生させるステーター(固定子)、④回転するシャフトを支えるベアリング、⑤全体を支持するフレーム、ブラケット等から構成されます。

①シャフト(回転軸)
 モーターの回転(トルク)を外部に伝える回転軸
②ローター(回転子)
 モーターの回転する部分
③ ベアリング(軸受)
 シャフト(回転軸)を支持する部分
④ステーター(固定子)
  ローターを回転させるための磁界を発生させる部分
⑤ブラケット
 ベアリングを支持し、ステータと一体になっている部分

モーターの構成部品
図.モーターの構成部品

出典:白石拓(著),「モーターの原理としくみの基礎知識」日刊工業新聞社, 2022年, p.87をもとに一部編集


モーターに発生する代表的な異常や故障症状

  • モーターのトラブルは、1 振動不良・異音、2 モーターの発熱が、主な原因となって引き起こされます。これらの異常症状を放置したままにすると、3 コイル焼損に至る危険性があります。下記に、これらの異常や故障症状の詳細とその原因、対策を挙げます。
  • 当社では、異常や故障原因を突き止めて、それに応じた適切なオーバーホール・メンテナンスサービスを提供しています。詳しくは、「モーター・ポンプの整備/修理」をご覧ください。

1 振動不良・異音の原因と対策

1-1. ベアリング、ブラシで発生する振動・異音

ベアリングでは、取付不良、潤滑剤の不足、金属ボールの摩耗などによって振動・異音が発生し、ブラシでは摩耗によって、異音が発生します。

ベアリングが原因の場合は、ベアリングの交換、ブラシが原因の場合は、ブラシの交換又は整流子の整備・削正を実施します。

1-2. シャフト(回転軸)及びハウジング・ブラケットなどの嵌合部の摩耗による振動・異音

シャフトやハウジング・ブラケットが摩耗すると、ベアリングが踊ったり、叩かれたりすることによって、異常な振動・異音が発生します。放置していると、ベアリングの破損やコイル焼損にもつながります。

この振動を防ぐためには、摩耗箇所に溶射やブッシュ加工を施します。

1-3. 偏心による振動

ステーターとローターの中心軸がずれる「偏心」が生じると、ステーターとローター間の空間で不均一な磁気吸引力が生じるため、モーターに振動・発熱などの異常が発生し、損傷につながります。

この場合は、ステーターとローターの回転軸の位置や角度を正確に一致させる整備を実施します。

1-4. 設置不良(芯出し不良)による振動・騒音・異音

モーター部と、ポンプ・ファン・コンプレッサー等の機械部との間で、芯がずれている(芯出し不良が発生する)ことで、振動・異音が発生します。

垂直、水平方向それぞれに対して芯出し調整を行います。

2 モーターの発熱の原因と対策

2-1. 過負荷

回転中のモーターに過負荷がかかると、モーターに大きな過電流が流れて発熱します。上限温度を越えた場合には、モーターの過熱保護装置であるサーマルプロテクタやサーマルリレーが作動し、電流が遮断されて、モーターの緊急停止が起きます。

過電流が流れると、モーターばかりか電源、導線にまで損傷が発生する可能性がありますので、モーターに負荷をかけ過ぎないように注意します。

2-2. 絶縁不良・ショート

経年の稼働により、ワニス劣化が進むとワニスが固くなり収縮しなくなるため、銅線と、ワニス及びスロットの間に隙間が生じてきます。やがて、コイル同士が摺りあうことなどによって、コイルの絶縁劣化生じることなり、過電流が発生し、故障や事故の原因となります。

絶縁補強のためには、ワニス含浸処理によって絶縁状態を維持することをお勧めします。ワニス含浸処理とは、洗浄・乾燥をおこなった後に、モーターコイルを絶縁材料であるワニスの入ったタンクに浸す処理のことです。ワニス含浸を行うことで、絶縁機能の強化だけでなく、ワニスの固化による機械的強度の向上や、湿気・埃などがコイル内部へ入り込むことを防ぎます。

3 コイル焼損の原因と対策

コイル焼損とは、過電流又は絶縁不良・ショートなどの影響によって、許容できる以上の熱を持つことが原因で、ステーターに巻かれている電線の一部又は全部が、焼けて写真のようにボロボロになる状態です。

上記の振動・異音・発熱にともなう過負荷、絶縁不良によって、定格時間を越えて過電流が流れる状態が続くと、やがて上限温度を越えてしまいコイルの焼損を招きます。

絶縁劣化までならワニス含浸処理によって絶縁復旧することができますので、いち早く手当が必要です。運悪くコイル焼損に至るとコイルの巻き替え(巻き直し)しか術はありません。老朽化したコイルをスロットと呼ばれる鉄芯から抜き取った後に、コイルの巻き替え処理を行います。

ステータコイルの焼損状態

ステータコイルの焼損状態


モーター・ポンプの整備/修理のご相談があれば、お気軽に、お問い合わせください。

図.モーターに発生する異常や故障症状、その原因と対策

一般のモーターに発生する異常やトラブルの原因と対処方法

モーターにおける構成部品ごとの異常や故障の代表例

ベアリングに起因する故障

  1. ベアリングの耐用年数、耐用時間以上稼働したことによるベアリングの破損からくるモーター故障が発生
  2. ベアリングのグリス切れによるベアリングの破損が発生
  3. ベアリングとベアリングが装着されているハウジングの嵌合部が緩くなったために、ベアリングが躍る症状を生じることから生まれるベアリングの破損が発生

コイルに起因する故障

  1. 長期間稼働したことからくる絶縁枯れによりコイルが劣化
  2. コイルが挿入されている溝とコイルの間に隙間が生まれるためにコイルが動き、鉄心と擦れ合うことでコイルが焼損。特に、起動と停止が頻繁に繰り返される設備のモーターの場合は、コイルが動く頻度が高いことから稼働時間が少なくても、異常な焼損が発生するリスクが高くなる。
  3. クサビが緩み、コイルが動き鉄心と擦れ合うことで焼損が発生
  4. コイルの結束の緩みから焼損が発生

リード線に起因する故障

  1. リード線の劣化からくるショートによる焼損が発生
  2. リード線の亀裂、キズからくるショートによる焼損が発生
  3. リード線の結線箇所、接続箇所の緩み、不良による焼損が発生

ハウジング、ブラケットなど嵌合部の摩耗による故障

  1. ブラケットのベアリング挿入部の嵌めあいが緩くなりベアリングが叩かれ、ベアリングの破損が発生
  2. 上記ベアリング故障が起因し、固定子と回転子が摺り合いコイルの焼損が発生
  3. ベアリングの破損からブラケットの亀裂、破損が発生
  4. ハウジングの摩耗からベアリングが叩かれ、軸に伝わり軸摩耗、軸の折損が発生
  5. ハウジングの摩耗により、モーターの振動が発生

シャフト(軸)摩耗が起因する故障

  1. ベアリングの挿入部がハウジングの摩耗からベアリングが叩かれ、ベアリングが躍り、軸摩耗が発生
  2. 軸摩耗により振動が起因し、軸の変形・折損事故が発生

電動機取付作業の不備による故障

  1. 結線の間違いによる故障(イ.回転方向が逆に動作、ロ、結線の違いからコイル焼損が発生)
  2. 取付ボルトに不備(十分に締めていない等)、締め忘れによる故障
  3. 芯出し不良による故障

モーター・ポンプの整備/修理のご相談があれば、お気軽に、お問い合わせください。

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