主軸電動機

質問

工作機械の仕様に書いてある、主軸電動機の欄に
（３０分/連続）18.5ｋｗ/15ｋｗ　などありますが、これは主軸ロードメータで100％使用が１５ｋｗで１５０％が１８．５ｋｗと言うことでしょうか？また、３０分ならば１８．５ｋｗ使ってもいいと言うことでしょうか、その際次に１８．５ｋｗ使えるのはいつなのでしょう。
これらの質問をメーカーやファ○ックさんに聞きましたが、「まあ８０％くらいで使ってください」とか言われて的を得ません。どなたか明確に分かられる方いらっしゃいましたらご回答お願いします。

回答No.4

noname#230359

ちょっと遅いですが、自分自身の確認のためにも書かせていただきます。
ＦＡＮＵＣの仕様書によりますと
連続定格出力とは
モーターが連続して出しうる出力です
30分定格出力とは
モーターが周囲温度の状態から始めて、30分間は出しうる出力です

ロードメーターの出力は
連続定格を100%としており、15/18.5KWの場合フルスケール10Vで149%(22.2KW)124%で18.5KWとなります。モーターの種類によって出力が異なりますが。（実際のメーター読みはメーカーがこの仕様に沿ったメーターをつけていればの話になります）

30分定格を連続で使える時間間隔について
許容デューティサイクルというものを定義してあります。主軸の加速・減速が頻繁な加工の場合、１サイクルの平均出力値が連続定格値を超えないように使用する必要がある。とあります。
詳細計算式もありますが、モーター出力と時間の二乗平均値です。加減速時、30分定格出力の1.2倍を適用します。（但し、目安であり保証値ではない）

単純に30分間、30分連続出力で使った場合15分程完全に停止していれば、平均が連続定格になるのでまた30分間使える、という計算になりそう。ちがってたらごめんなさい。
実際の加工ではそんなことはないでしょうけど。

回答No.3

noname#230359

仮にモータのコイル温度が１００度になるまで使用できるとします。
　連続定格とは連続運転したとき１００度で安定してそれ以上温度が上がらない定格のことをいいます。
３０分定格とは３０分連続で運転した時１００度になる定格をいいます。（当然３０分を越えて運転すると１００度以上に上がっていきＮＧとなります）ちなみにモータが常温の時から運転して３０分ですので、すでに負荷をかけてモータ温度が上がっているのであれば時間はもっと短くなります。

　注意しないといけないのは連続定格で運転するとコイル温度は１００度を維持してますので、それ以上ちょっとでも負荷をあげると１００度以上になってしまいＮＧとなります。よって連続切削時の負荷を連続定格値にすると切り込みや断続切削など連続切削時より負荷オーバになる要因のキャパシティがなくなります。よって８０％くらいで使用し突発的な負荷オーバでモータの発熱量が増えても１００度を超えないようにしたほうがいいと言うことだと思います。
　逆に言うと仕上げ削りなど軽負荷の削りの際はモータのコイル温度は下がりますし、コイルの冷却方式は他冷（※）であれば停止中もコイル温度はさがります。季節の温度変化を考慮して常温を４０度くらいに設定していると思いますのでここにも余裕はあります。また、「１００度をちょっとでも超えるとモータ焼損」とは当然なりませんのでここにも安全率はあります。
　厳密に言うと対象ワークに対し、時間経過ごとの各工程（加速・荒削り・仕上げ・空運転など）ごとのモータ負荷を出しその累積での発熱量の変化が１００度以内ならＯＫとなりますが、当然こんなことはできません。連続切削時を８０％という目安は確かにまだ余裕があるとおもいますが、こまかなことを気にしないで使用できるという意味で妥当な線という事だと思います。

　工作機械メーカではその製品の評価とＰＲ用に切削デューティ表を持っていると思います。これはその機械にとって若干過酷なワークの加工例を各工程ごとに時間軸にならべたものです。これを入手してみるとこの機械がどのくらいの負荷をかけて運転していいかのイメージが付くと思います。（なかったらスミマセン）

※自冷はモータ軸にファンがついておりこのファンの風でコイルを冷やします。よってモータが止まると冷却能力が下がり一時的にコイル温度は上昇します。他冷は冷却動力を別にもっていますので停止中もコイルは冷却されています。ふつうは他冷と思います。
※実際は定格の温度は温度上昇値で判定してます。

回答No.2

noname#230359

おはようございます

３０分定格と連続定格の違いを一言で説明すると
３０分定格とは瞬時最大定格の事です
主軸の場合で説明すれば
主軸の加速中の負荷か，
カッターがワークに食いこんで急に負荷が増大した時等
あくまで連続切削中は１００％以下使用が原則
時々なら１００％を少々越えても壊れないと言う事
１５０％で３０分使えますと言う意味ではありません

一般的にはロードメータの１００％がモータの連続定格です
でも，モータ単体での事です
モータ，ベアリング，ギヤボックスを含め
全体での出力は機械効率をその分差引く事となります
それで実際の１００％負荷はモータの８０％負荷に
設計上設定する事があります
これは機械設計する人のセンスに拠ります

回答No.1

noname#230359

あるモータメーカのものです。
問題になるのは　モータ内巻線の温度上昇であると思います。巻線は抵抗値を持っていますので電流が流れると発熱します。
１５ＫＷなら連続で使用してもよいということでしょう。
１８．５ｋＷで３０分使用後に　どのくらい間隔を置いたあとに　連続使用してもよいか？ということですが　巻線の温度をモニターして温度をみれば確実ですが　現実的ではありませんでしょうか？

温度上昇を検出する安全機能が備わっていれば何も気にせず使用してもよいと思いますので　そのあたりをメーカに確認するとよいかもしれません。

補足

回答有り難うございます。モーター温度をモニターすれば良い事は理解できましたが、現実には
そのようなモニターが付いた機械は見たことがないです。（自社にはマシニング５台ＮＣ旋盤６台ありますが）
僕なりには主軸ロードメータが目安ではないかなと思っていました。しかし考えてみれば１５ｋｗ
に対して１８．５ｋｗは１２３％なのです。
ロードメータは０から１００％までが白表示で１００から１５０％までが黄色表示２００％まで赤表示です。ロードメータとモータ出力の関係も知りたいです。