ポールパス周波数の理解
ポールパス周波数 （PPF。文脈によってはスロット通過周波数とも呼ばれる）とは、 振動 回転子が固定子にある静止磁極を通過する際に、交流モーター内で発生する周波数である。これは、固定子の極数に回転子の回転速度を乗じて算出される（PPF = 極数 × RPM / 60）。この極通過動作により電磁力が発生し、振動が生じる。そして、モーターが エアギャップ 偏心やロータとステータの位置合わせの問題。このため、PPFはこれらを区別するための最も有用なツールの一つである 電気的な不具合 純粋に機械的なものとは区別して。
PPFは診断上重要である。なぜなら、この周波数における振幅の上昇は、それに加えて サイドバンド…は、むしろ、偏心したローター、不均一なエアギャップ、あるいは動的なローター・ステーター間の相互作用といった電磁気的な問題に直接的に起因している。 アンバランス または ずれ正しく読み取れば、アナリストはモーターを開けるべきか、それとも列車の他の箇所を調べるべきかがわかる。
1. 極通過周波数の計算
基本的な公式
- PPF = P × N ÷ 60
- どこ P = 極数、
- いいえ = ローターの実際の回転数（RPM）、
- 結果はHz単位で表示されます。
Note that いいえ は 実際の 軸速度であり、界磁の同期速度ではない。誘導電動機は、以下の理由により、常に界磁よりもわずかに遅い速度で回転する。 スリップそのため、銘板上の定格回転数を使用すると、わずかではあるが確実な誤差が生じます。運転速度を迅速に一連のオーダーに変換する必要がある場合は、当社の 高調波周波数計算機 RPMを1～10倍の範囲でHzに変換し、その モーターの電気的欠陥頻度計算機 電磁波の周波数を並べて示しています。
実例
1750 RPMの4極モーター（60 Hz電源）：
- PPF = 4 × 1750 ÷ 60 = 116.7 Hz
- このコンポーネントは振動として現れます スペクトラム.
- 走行速度の±1倍（±29.2 Hz）のサイドバンドは、偏心性の診断指標となる。
970 RPMの6極モーター（50 Hz電源）：
- PPF = 6 × 970 ÷ 60 = 97 Hz
- これは電源周波数（100 Hz）の約2倍の周波数に近く、それと重なる可能性があります。
- この2つを区別するには、慎重かつ高解像度の スペクトル分析.
2. 物理的メカニズム
電磁力はどのように発生するのか
PPFが発生する一連の過程は単純明快です：
- 固定子巻線は、同期速度で回転する磁場を生成する。
- その領域は、N–S–N–Sのパターンで磁極が配置されています。
- スリップの影響で回転速度がわずかに遅くなったローターは、それらの各極を通過する。
- 極を通過するたびに、ローターに磁力が作用する。
- With P ポールについて、ローターの感触は P 1回転あたりのパルス数。
- したがって、これらの脈動の周波数は P × ローター速度 = PPF となる。
均一なエアギャップ — 健全なモーター
- ローターはステーターの穴の中央に位置しています。
- エアギャップは全周にわたって均一です。
- 磁力は互いに釣り合い、打ち消し合っている。
- その結果、PPFの振動振幅は非常に小さくなります。
偏心エアギャップ — モーターの不具合
- ローターは中心からずれて配置されており、 ベアリング摩耗, a ベントシャフト、あるいは製造上の不具合。
- 片側のエアギャップは小さく、反対側は大きくなっています。
- 磁力が不均衡になり、隙間が狭いほど磁力が強くなる。
- PPF点に正味の半径方向の力が生じるが、この現象は 不均衡な磁力.
- PPFの振幅が増大し、サイドバンドが現れる。
3. サイドバンドと診断パターン
静的偏心
ここでは、ロータの中心はステータに対してずれているが、静止している：
- パターン： 走行速度の±1倍のサイドバンドを持つPPF。
- 例： PPF ± fr, ここで、fr はロータ回転速度です。
- 原因： ベアリングの摩耗、シャフトの曲がり、またはローター 偏心.
- 振幅： サイドバンドの振幅は、偏心の程度を示しています。
動的偏心率
ここでは、ロータの中心がステータの中心の周りを公転、あるいは回転しています：
- パターン： 複雑なサイドバンド構造を持つPPF。
- 原因: rotor-to-stator rub or bearing 緩み.
- More severe: これは、固定されたオフセットではなく、活発で動的な相互作用を示している。
混合偏心率
- 静的な効果と動的な効果の組み合わせ。
- これは、実際のモーターにおいて最もよく見られる状態です。
- 複雑なサイドバンドパターンを生成する。
- これを正しく解釈するには、慎重な分析が必要である。
4. 診断的解釈
PPFにおける振幅は、そのサイドバンドの強さと併せて、連続的なものとして捉えるのが最適である：
PPF振幅が低い（0.5 mm/s未満）
- 通常の状態。
- 均一なエアギャップと、良好なロータ・ステータの同心度。
- 是正措置は不要です。
中等度のPPF（0.5～2.0 mm/s）
- わずかなエアギャップの不均一性。
- 傾向を監視し、ベアリングの状態を確認してください。
- アクセス可能な場合は、ローターの位置を確認してください。
- 直ちに深刻な問題というわけではないが、注意を払うべき点である。
高いPPF（2.0 mm/s以上）
- 著しい偏心、あるいはエアギャップの問題。
- 強いサイドバンドが確認される。
- ロータとステータが接触する恐れがあります。
- 損傷を加速させる電磁力の増大。
- 修理または交換を計画する。
実際には、アナリストがPPFを単独で評価することはほとんどありません。例えば、次のような携帯型2チャンネルアナライザ バランセット-1Aベアリングハウジングで使用されるこの装置は、スペクトルを捕捉し、PPF周辺のサイドバンドを分解する。そして、同様に重要なこととして、主成分が電磁的なものか、それとも機械的故障による単純な1×ピークであるかを確認する。この区別が、その後のすべてを決定づける。電磁的なシグネチャが検出されればモーター内部の調査が必要となる一方、電源を遮断した瞬間に消えるクリーンな1×ピークは、 アンバランス 次のように修正できます フィールドバランシング ローターを所定の位置にセットする。
5. 他の運動周波数との関係
PPFは、数あるモーターの種類の中でも一色に過ぎず、近隣のモーターと比較してその位置づけを把握することが、成功への第一歩となります。60 Hz電源で動作する4極・1750 RPMのモーターにおける典型的な階層構造は以下の通りです：
- Running speed (1×): 約 29 Hz。
- スリップ周波数： 通常1～3 Hz。
- ライン周波数: 50 または 60 Hz。
- PPF： P × 走行速度 — ここでは約117 Hz。
- 2倍の電源周波数： 100 または 120 Hz。
- ローターバーの通過頻度: ローターバーの数 × 回転速度。
PPFの狭い間隔、2倍の線周波数、および高次 倍音 この周波数変動こそが、電磁的な故障がこれほど見分けにくい理由であり、振幅だけでなく側波帯の構造こそが決定的な手がかりとなる所以です。状況が依然として曖昧な場合は、電源を遮断することが決定的な検証方法となります。電磁的な要因は磁場が消えると瞬時に消失しますが、機械的な要因はローターが惰性で停止するにつれて徐々に減衰していくからです。
6. 修正方法
機械的偏心について
- 摩耗したベアリングを交換してローターの適切なセンタリングを回復します
- 曲がったシャフトを修正するか、ローターを交換してください。
- 取り付けミスによる不具合の場合は、ローターを取り付け直してください。
- エンドベルの位置合わせとボルトの締め付け状態を確認してください。
製造上の偏心
- 深刻な場合は、ローターまたはステーターの再穴あけが必要になることがあります。
- 経済的に妥当な場合は、モーターを交換してください。
- 振動が許容範囲内に収まる場合は、その条件を受け入れる。
- 今後の比較のための基準として記録しておいてください。
エアギャップに関する問題について
- ベアリングの状態を確認し、摩耗している場合は交換してください。
- ロータの軸方向の位置を確認してください。
- フレームの歪みやエンドベルの不具合がないか確認してください。
- アクセス可能な箇所で、実際のエアギャップを測定してください。
要約すると、極通過周波数は、ロータとステータの電磁相互作用やエアギャップの均一性を把握するための手がかりとなる、モーター特有の振動成分です。その計算法を習得し、サイドバンドの特徴を認識し、振幅の傾向を読み解くことで、エンジニアは電磁的な不具合を確実に診断できるようになります。そして、実際には存在しない機械的な原因を追いかけるのではなく、適切な箇所にメンテナンスの力を集中させることが可能になるのです。
