モータ出力が低い方がより厳密に使用電流の変動を捕…

Question

モータ出力が低い方がより厳密に使用電流の変動を捕らえられる理屈がわかりません。

モーターの軸にスクリューを繋いで使用している機械がありますが
時折、スクリュー側の過大負荷によりモータの軸が折れます。

対策として、ショックリレーを使い
定格電流に対して110%の負荷でモータ停止の措置をしていますが、
まだ折れることがあります。
またそれ以下の設定にすると停止が頻発するのでこれ以上設定値を下げることができません。

現在原因として
ショックリレーが瞬間負荷を捕まえきれないためと想定しており
より厳密に使用電流の変動を捕らえるためにモータの出力を下げたものを使用してみようと
いう意見がありますがその理屈がわかりません。

お教え願えませんでしょうか?

Accepted Answer

>慣性モーメントが減少が、なぜ、負荷電流の応答性も良くなるのか・・
モータの電流はモータ電気系と機械系（モータの慣性モーメント、スクリュー等の機械系慣性モーメント）の応答性（時定数）で決まります。
　電気系の応答性は良いので負荷変動に対する応答性はモータを含む機械系の時定数でほぼ決まる。分かり易く言うと、慣性モーメントが大きいと、慣性体にエネルーギーが蓄えられて、負荷が変わってもモータの回転数（電流）は変化し難くなる。

モータの伝達関数に関しては参考URLを見て下さい。
　ただ、前回も回答しましたように、機械系の対策が大事と思います。
機械系の問題に対して電気で対応するのは疑問と思います。
（例えば、監視装置の故障、電源投入忘れ等を考慮すると、私なら使いません。トルクリミッターのような事をするのなら別ですが）

Answer

モータの出力が小さいということは、小型モータになると思います。
モータが小型になれば慣性モーメントが小さくなり、瞬間的な負荷変動に対して、負荷電流の応答性も良くなって電流変化から負荷変動を捕らえ易くなります。
しかし、回答（２）、（３）さんのご指摘のように折れる場所、折れ方をはっきりさせることが大事と思います。（曲げ、捩じり折れているのかはっきりさせる必要がある。）
　機械系のトラブルに対しては機械への対策が先決と思います。

Answer

折れる場所が気になります。　軸はモータ設計時に出力にあわせて設計しますので、まず折れません。しかし継ぎ手との接触部を基点に応力集中と疲労により折れることがあります。　また、共振も原因のひとつになります。
スクリューとの継ぎ手はどんなものでしょうか？

フランジまたは　スライドセレーション？　軸のどこから折れていますか？また　破面は疲労は面ですか？

Answer

モーター軸が折れる原因が、瞬時過負荷の場合はショックリレーによる保護です。しかし、モ－ターは１１０％程度の瞬時負荷では軸折れすることは考えられません。それは、汎用の誘導モーターのピークトルクは定格の３００～４００％であり、それに耐える設計がされているからです。

小生が想定する原因は、モーターと負荷の接続のミスアライメントによりモーター軸に曲げ応力が掛かった状態で運転をしており、疲労破壊しているものと考えます。自在継ぎ手などでモーター軸の負担を軽減させてください。

Answer

>ショックリレーが瞬間負荷を捕まえきれないためと想定しており
その通りです
ショックリレーよりも機械式トルクリミッタをお勧めいたします
http://www.sankyo-seisakusho.co.jp/tor.htm
http://www.oguraclutch.co.jp/html/seihin~jouho/pet-series.html
http://www.sumiju.co.jp/products/p04_5.html
但しトルクリミッタはショックリレーのように自由にはトルクを設定できませんが

其の他
１　モータを現在よりも一回り小型のものに交換する
　　現在のモータで通常運転中の電流が定格電流の半分以下の場合
　　モータに余裕を見た設計するとこのような事例はよく有ります

２　モータをインバータ駆動、もしくはサーボモータに交換する
　　インバータでトルクを制限できます
　　更に、加速中は大トルク、定常運転中のみトルク制限と言った事も可能
　　サーボモータにすれば更に精密なトルク制御が可能

モータ出力と使用電流の変動を捕らえる理屈とは？