破損したローターバーとは？かご型モーターの故障• ポータブルバランサー、振動分析装置「Balanset」は、破砕機、ファン、粉砕機、コンバインのオーガー、シャフト、遠心分離機、タービン、その他多くのローターの動的バランス調整に使用できます。 破損したローターバーとは？かご型モーターの故障• ポータブルバランサー、振動分析装置「Balanset」は、破砕機、ファン、粉砕機、コンバインのオーガー、シャフト、遠心分離機、タービン、その他多くのローターの動的バランス調整に使用できます。

破損したローターバーとは？かご形モーターの故障

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破損したローターバーの理解

定義: 壊れたローターバーとは何ですか?

破損したローターバー かご形誘導電動機の回転子の導体バーが完全に破損する現象です。これは本質的に ローターバーの欠陥 しかし、ひび割れや高抵抗接続ではなく、バーの完全な破損に特に重点が置かれています。1本または複数のバーが破損すると、電流はそれらのバーを流れることができなくなり、電磁気的非対称性が生じ、特徴的な現象が発生します。 振動 そして現在の署名 サイドバンド で スリップ周波数 走行速度に応じて間隔を調整します。.

ローターバーの破損は、連鎖的な故障モードを引き起こすため、特に潜在的に危険です。1本のバーが破損すると、隣接するバーの電流と応力が増加し、結果として故障が進行します。早期に（1本のバーが破損しただけで）検出されない場合、状態は急速に悪化し、複数のバーが破損し、ローターが壊滅的な故障を起こし、モーターの交換が必要になる可能性があります。.

ローターバーの破損の仕組み

熱疲労（最も一般的）

加熱と冷却の繰り返しサイクル:

  • 起動電流: モータ始動時のローター電流は通常の5～7倍（ローターロック状態）
  • 熱膨張: アルミニウム棒は大きく膨張する（係数23 µm/m/°C）
  • 制約: 鉄心の膨張率が低い（12 µm/m/°C）ため、鉄筋の膨張が抑制される
  • ストレス： 膨張差により棒材に熱応力が生じる
  • 倦怠感： 始動サイクルを繰り返すと低サイクル疲労が発生する
  • 亀裂の発生: 通常、バーとエンドリングの接合部（高応力点）

機械的ストレス

  • 高速時の遠心力
  • 運転中および始動中の電磁力
  • 外部からの振動
  • 始動時または負荷変化時の衝撃荷重

製造上の欠陥

  • 気孔率： 鋳造アルミニウムローターの空洞
  • 接着不良: バーとコアの接合が不十分
  • 含まれる材料: 鋳造品中の汚染物質
  • 弱端リングジョイント: バーとエンドリングの接続不良

動作条件

  • 頻繁な起動: それぞれのスタートは熱と機械のストレスイベントです
  • 高慣性負荷: 加速時間が長くなるとバーのストレスが増加する
  • リバースサービス: プラグを差し込むと極端な電流が発生する
  • 単相: 1相損失で運転するとローターバーに過負荷がかかる

特徴的なサイドバンドシグネチャ

サイドバンドが現れる理由

特徴的な診断パターン：

  1. 破損したバーは電流を流すことができず、電気的非対称が生じる
  2. 非対称はスリップ周波数（同期速度とローター速度の差）で回転します
  3. 2倍のスリップ周波数でトルク脈動を生成
  4. トルク脈動は機械的アンバランスによる1倍の振動を変調します
  5. 結果: 走行速度±スリップ周波数間隔でのサイドバンド

振動パターン

  • 中央峰： 1×走行速度（fr）
  • 下側サイドバンド: fr – fs （fs = スリップ周波数）
  • 上側サイドバンド: fr + fs
  • 複数のサイドバンド: fr ± 2fs、重症度が増すにつれてfr ± 3fs
  • 対称： 1倍ピークを中心に対称なサイドバンド

例

4極、60 Hzモーター（全負荷時）

  • 同期速度: 1800 RPM
  • 実回転数: 1750 RPM (29.17 Hz)
  • スリップ: 50 RPM (0.833 Hz)
  • 振動がピークになるのは次の時です: 28.3 Hz、29.17 Hz、30.0 Hz
  • ±0.833 Hzの対称サイドバンドによって破線が確認された

現在の署名（MCSA）

モーター電流解析でも同様のパターンが見られます。

  • 中央峰： ライン周波数（50 Hz または 60 Hz）
  • サイドバンド: fline ± 2fs（注：電流のスリップ周波数の2倍であり、1倍ではない）
  • 例： 1 Hz のスリップを伴う 60 Hz モーター → 58 Hz と 62 Hz のサイドバンド
  • アドバンテージ： 非侵襲性で継続的にモニタリング可能
  • 感度： 振動よりも早く壊れたバーを検出することが多い

進行段階

シングルブロークンバー

  • 小さなサイドバンドが現れる（1×ピークの20-40%）
  • わずかなトルク脈動（目立たない場合があります）
  • 運動機能はほぼ正常
  • 監視しながら数か月間動作可能
  • 交換を計画する必要がある

複数の隣接する破断バー

  • 強いサイドバンド（1×ピークの50%以上）
  • 顕著なトルク脈動
  • 滑りと温度の上昇
  • 隣接するバーが過熱すると進行が加速します
  • 交換は緊急（数週間の期間）

重篤な状態

  • サイドバンドは1倍のピーク振幅を超える可能性がある
  • 駆動装置に影響を及ぼす深刻なトルク脈動
  • 高い振動と温度
  • エンドリングの故障またはローターの完全な破損の危険性
  • すぐに交換が必要

検出のベストプラクティス

振動解析

  • 高解像度FFT（サイドバンドを分解するための<0.2Hzの分解能
  • 負荷をかけた状態でモーターをテストする（電流が流れるとサイドバンドがより顕著になる）
  • モーターの予想スリップ周波数を計算する
  • 1×付近の±fsにおける対称サイドバンドのスペクトル検索
  • 時間の経過に伴うサイドバンド振幅の傾向

MCSAテスト

  • モーターリード線に電流プローブをクランプする
  • 電流波形を取得しFFTを計算する
  • 直線±2fsのサイドバンドを探す
  • 健康な運動基準と比較
  • 振動症状が消える前に検出できる

是正措置

即時対応

  • 監視頻度を増やす（月次→週次→日次）
  • サイドバンド振幅増加率を追跡する
  • スペアモーターを注文するか、ローターの交換を計画する
  • 可能であればデューティサイクルを減らす（起動を最小限に抑える）
  • 故障解析の進捗状況を文書化する

修理オプション

  • ローターの交換: 大型モーター（100 HP以上）に最も信頼性が高い
  • ローターの再鋳造: 専門店ではアルミローターの再鋳造も可能
  • モーターの交換: 小型モーターの場合、最も経済的であることが多い（50HP未満）
  • 根本原因調査: 再発を防ぐためにバーが破損した理由を特定する

防止

  • ソフトスターターまたはVFDを使用して始動電流と熱ストレスを低減します
  • 高慣性負荷の始動周波数の制限
  • 実際の使用サイクルに適した定格のモーターを指定します（高サイクルサービス用の高頻度始動モーター）。
  • 適切なモーターの換気と冷却を確保する
  • 単相状態から保護する

ローターバーの破損は、モーター故障のわずか10～15%を占めるに過ぎませんが、特徴的なスリップ周波数サイドバンドシグネチャを形成し、振動または電流解析による確実な早期検知を可能にします。熱疲労のメカニズムを理解し、特徴的なサイドバンドパターンを認識し、状態監視を実施することで、単一のバー故障が複数のバーにまたがる壊滅的な故障に発展し、予期せぬダウンタイムの長期化につながる前に、計画的にモーターを交換することができます。.

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