DCブラシ付きモータについて

質問

はじめまして、DCブラシ付きモータの異音で困っております。

モータの回転に同期して、カタカタと異音が発生して困っております。
分解解析の結果、コミュテーターの傷が発生していてブラシとの接触時に音が鳴っているものと推測しました。

しかし、いろいろ文献を調べても傷形状に対する原因が解らないのです。特徴は以下の2点です。
１．コミュテーターに一個飛ばしでエッジから半月のような傷がついております。
２．対面に対して3，4本同時に傷ついている場合もあります。１と複合している。

２に関しては、コイルの絶縁不良ではないかと思っているのですが、１との関係性は解りません。

モーターの仕様
定格電圧　ＤＣ１８０Ｖ
定格電流　１０Ａ
回転数　　４０００ＲＰＭ
回転方向　ＣＷ
Ｈ．Ｐ．　３

制御方法
ＰＷＭ制御にて電圧を変動させて回転数制御を行っております

負荷について
ちょっと特殊なんですが、サイン波のように２Ａ～９Ａ付近を変動します。

備考
以前にブラシが埃で摺動不良を起こし、回転しない不具合が起こりましたのでケースの一方(ファン側)を閉じております。かなりカーボン粉がたまり易く、温度条件は悪くなっております。メーカーは大丈夫というのですが・・・

いろいろ、検討しているのでは堂々めぐりに陥っております。
お力をお貸し願いませんでしょう、よろしくお願い致します。

回答No.4

t750083379 · ベストアンサー

ＡＮｏ.２です。
ベルト制御だけで負荷の変動について行ける様に国産のモーターの変更を提案します。
取り付け、方法回路変更も有りますが、私達はそれがオモシロイ仕事としている訳です。
それでファイトが湧きます。
絶対にラインを殺さず、お近くにウチと同じ様な会社が有る筈です。
方法の案と、サイトから消されるかも知れませんが、メーカを記入します。
これらの担当者はウチの様な所を仕事がらかなり掴んでいます。
必ず紹介してくれるでしょう。仕事ですから、取り付け、改造など何ともない筈です。
案です。ＤＣモーターはもう追求しない。？
１、 ラインスピードを検出。これをフィードバックする。で此れに追従するモータを選定します。
２、 ベルトの張力を一定にする、.ダンサーローラが何処かに有る筈です。この回転角度を検出します。後は１、に同じです。
３、 少し、技術が必要ですが、張力制御装置に成ります。検出はいろいろ有りますが、
駆動装置からベルトラインへフィードバックする前に電動機の後にクラッチを入れます。
このクラッチには用途とか予算で、又いろいろ有ります。パウダークラッチ、ツースクラッチ、コーンクラッチ等いろいろです。１、２、をクラッチへフィードバック張力一定でスピードをコントロールします。
これらを制御し易く配置します。Ａ，三菱電機、Ｂ、椿本、Ｃ、三木プーリ
４、 酒瓶、せんべい、のラインで経験しましたが、ラインの中で部分的に弱い所へローラーモーターを追加する。この時はこれが逆にブレーキにならない様にワンウエイクラッチを機械的に入れます。（酒瓶、せんべい、のダンボール自動梱包装置）
５、 負荷の少ない物はいろいろ軽く出来ますが、大きな負荷になるとモーターメーカーと装置メーカーの協力が絶対に必要です。担当者は年配の人は顔が広いです。又、信用上他社のノウハウは絶対にリークしませんから。彼らからの装置メーカの紹介をアテにして下さい。３、の終わりに（注意）！！です。
６、 なを、何も見ずに回答しています。多少のオチはお許し下さい。

お礼

ありがとうございます。
お礼が遅れて申し訳ありませんでした。

うちの会社はなかなか金払いがしぶいのでアドバイスを聞く範囲を広げるのが厳しかったのですが、なんとかやってみます。

今は、原因追及しながら、インバーターへの変更も視野にいれて作業してます。

また、なにかあればご助力下さい。

回答No.3

t750083379

ＡＮｏ.２です。返事が遅れてごめんなさい。
モーターは台湾製とは装置もですか。？
１、 負荷が何か。どの様な使い方がサッパリ判りません。の条件での回答です。
２、 どう考えても先の８、に成りますが、ＤＣではご存知の様に一方通行ですから。
３、 アレスター？聞いた事ありますか。？火花消去に使いました。
４、 ウチは張力制御とたるみ制御でのフープ材自動巻き取り機とかアキュームレータの制御、遠心鋳造装置、での制御に関する経験は有ります。
５、 単巻反発起動型電動機とか、起動トルクが非常に要求される特殊用途での電動機を別の発想から解決しました。
６、 これは、やむを得ず、変なモータを使った場合、ＮＧの時のライン停止で、ウチが在庫を持たないと生産がストップするリスクを避けたい。
７、 普通の誘導電動機を何とか使えないか。テストの結果。インバータのスリップを極力押さえて如何するか。でした。特殊な回路も付けましたが見事解決この業界ではこれを他のメーカの皆さん真似してます。
８、 ４、の経験から、動作を具体的に教えて頂ければ何かあり。？かもです。
９、 念のため、前回の８、です。
コミュテーターには短絡時の火花消去なんかは入っていませんか。ＤＣでこれが始まるとＡＣと違い導電材料の転移現象からコミュテーターの一部の変形、ブラシの破損、またこれからコミュテーターの変形と連鎖的に磨耗がおきた。？
１０、 Ｘ線発生装置の電源トランスの開発で基礎テストのデータとりで、ＤＣの段階での高電圧測定で導電材料の転移現象を体験しました。コンデンサーの放電をトランスの油中でやります。空気中ではスゴイ音です。
１１、 設計は小型化が命ですから、少しのミスでボン！です。電流は少ないですが電圧は半端じゃナイですから。高圧で髪は逆立ち、油は跳ねるで、接点が異常に変形していました。これが判り、段々に解決です。一人の力ではありません。絶縁油も今問題の油でした。銀合金の接点が片側と反対側が凹凸状態でした。ダンダン変化が大きく成りました。

お礼

丁寧な解説ありがとうございます。
返信が遅れてしまい申し訳ございません。

モーター、制御基板とも台湾製です。
使用用途はルームランナーのベルトを回すのに使用しています。
したがって、一概に負荷が一定ではないので困っております。

ベース自体の設計が変更できませんので、なんとか今のモータを使用しなければならない状況です。本当はインバーター制御とかに変更したほうが幸せなんですが…

動作中にブラシの交換窓から中を覗いてみたのですが、火花は確認できませんでした。

このモータに関しては、他にも不思議な事があります。
まず、軸電流にてベアリングが破壊されるので対策をしたのですが、日本のモーター会社、修理会社に見てもらったときに、「この規模のモーターで電食が問題になるのは聞いた事がない」といわれました。

また、使用後のモーターを手で回してみると、ステッピングモーターのようにカクカクと引っ掛かりを感じます。ベアリングかと思ったのですが感触がゆるいギャップを越えたような感じなので、ローターが磁化？したのではと感じます。

振動計測も行ってみたのですが、1000rpm付近で1.0μm、3000rpmで5.0μmの変位があったので動的バランス的にはどうかと思います。

今現状確認できているのは上の状況のみです。

何かアドバイスいただければと思います。
お手数をお掛けいたしますがよろしくお願いいたします。

回答No.2

t750083379

DCブラシ付きモータについて
私はたるみ制御でこの手のモータを使いました。主にＴ社、Ｍ社、です。
かなり悪戦の様子ですが、私ならの解決は
１、 モータは新規発注で交換。ＮＧに備える。ラインストップでは遅すぎます。から
２、 装置メーカの設計に相談する。
３、 あとは時間のある時に分解。検査、解析、はモータのメーカに任せる。です。あなたがモータ専門なら別ですが、会社はもっとあなたにして貰いたい仕事がある筈です。
４、 でも、原因はとすれば、音の原因の部分の様子が何回見ても判断出来ません。
５、 「エッジから半月のような傷」？
シャフトに対して、平行にですか。？ラジアル方向ですか。？
この傷の付き具合がおかしくありませんか。？
６、 「対面に対して3，4本同時に傷」？
これは全く判りません。円周方向に同じ様な傷ですか？反対側に。？
７、 コミュテーターに異常があればロータ側のコイルには負荷特に過負荷の時には碌な電流は流れませんか。？それが連続して起きます。一部分が加熱、絶縁破壊からレアショート。？設計時の仕様は貰えないですか。
８、 回路設計はあなたでしょうか。？コミュテーターには短絡時の火花消去なんかは入っていませんか。ＤＣでこれが始まるとＡＣと違い導電材料の転移現象からコミュテーターの一部の変形、ブラシの破損、またこれからコミュテーターの変形と連鎖的に磨耗がおきた。？
９、 どなたかの回答にある、ベアリングの件は今の国産からは考えられません。よほどの環境の悪い所、めっきライン、化学薬品の掛かる様な環境以外はです。兎に角５、６、の解決をしないと又発生します。ね。！

お礼

回答ありがとうございます。
また説明不足の面、すいません。

モーターは台湾製で解析依頼や質問しても回答のレスポンスが悪く、要領を得ない回答が返ってきます。
「なぜそうなるか解らない」とメーカーかと思う回答が返ってきます。
しかし、諸事情でモーターの変更ができない状況なので、なんとかこのモーターを使わなければなりません。
私はモーター屋ではないので、気づいた事を日本のモーター修理専門会社等に聞きながら仕事を進めてます。

５、 「エッジから半月のような傷」？
軸に平行にです。ブラシが削っているのか？スパーク痕なのか？
解りません。このような傷が一つ飛ばしで電極に発生してます。

６、 「対面に対して3，4本同時に傷」？
対面とは、時計で言うと12時に傷がついていると、6時にも傷がついている感じです。
3，4本同時に傷がとは、隣り合うコミュテーターが一緒に傷ついている感じです。

モーターと制御基板が乗った商品として購入しているので回路図等は問い合わせても出てきません。

８に関して、「コミュテーターには短絡時の火花消去なんかは入っていませんか。」これはコミュテーター部分をみれば解るのでしょうか？

質問に質問になってしまいましたが、何かあればアドバイスお願い致します。

回答No.1

Denkigishi

私もある時期直流機と格闘していたことがあるので、状況をお聞きすると、それがかなり深刻な事態と推察できます。既にメーカにもご相談されているので、状況の分からない部外者からは適切なのアドバイスは出来ませんが、とりあえず思いつきの域を出ませんが、２点書かせていただきます。八卦のつもりでお読み下さい。
（１）ベアリングの劣化による振動が原因ではないか？
（２）ＰＷＭ制御回路において、無効電流が適切に処理されているか？　電圧波形に異常なインパルスが出ていないかご確認されては如何かと。

お礼

回答ありがとうございます。
直流機は単純なようで、難しいですね。
症状は一か月ほどで発生しているので、ベアリングの劣化はちょっと考えにくいと思います。電圧波形も観察してみましたが、私の目には異常なところが発見できませんでした。無効電流うんぬんに関しては、制御基板も購入品ですのでちょっと解らないんです。

思いつきでもかまいませんので、またアドバイスよろしくお願いします。