HPU モーターガイド: 油圧ユニットのタイプ、サイジング、選択、およびメンテナンス

HPU モーターとは何ですか? なぜ重要ですか?

油圧の世界では、HPU は油圧パワー ユニットの略で、HPU モーターはポンプ シャフトを回転させる電気原動機です。次に、ポンプはオイルをバルブを通ってシリンダーまたは油圧モーターに押し込みます。モーター、ポンプ、オイルタンク、および制御バルブは通常、1 つのコンパクトなパッケージとして組み立てられます。そのため、購入者は電気モーターそのものではなく、完全なモーターとポンプのアセンブリを意味するために「HPU モーター」をよく使用します。

モーターは流量と圧力の両方の上限を設定します。流量はモーターの速度とポンプの容量によって異なります。圧力はモーターのトルクに依存します。したがって、モーターの選択には推測ではなく計算が必要です。モーターのサイズを見積もる最も簡単な方法は、標準的な油圧力の式です。 P (kW) = Q (L/min) x p (bar) / (600 x η) ここで、η はポンプとモーターの総合効率であり、小型ギアポンプ ユニットの場合は通常 0.75 ～ 0.85 です。機械が 150 bar で 15 L/min を必要とする場合、10% の安全マージンを追加した後の 5.5 kW モーターが一般的な答えになります。その流れと圧力がどのように機械的な動きに変換されるかを理解するには、 油圧システムの動作原理の説明 .

HPU モーターのタイプ: AC、ブラシ付き DC、およびブラシレス DC

油圧パワーユニットの製造では 3 つのモーター ファミリが主流です。固定産業機器用の AC 誘導モーター、バッテリー駆動の移動機械用のブラシ付き DC モーター、およびハイサイクルでノイズに敏感なアプリケーション用のブラシレス DC モーターです。各タイプは、異なる電源と負荷プロファイルに適合するために存在します。

AC誘導モーター

AC モーターは主電源 (通常は 50 または 60 Hz で単相 220 ～ 240 V、三相 380 ～ 415 V) で動作します。 4 極 AC モーターは約 1 回転します。 50 Hz で 1450 rpm ; 2 極バージョンは約 2850 rpm で回転します。 AC モーターは堅牢で安価で修理が簡単であるため、昇降プラットフォーム、ドック レベラー、工作機械のクランプ治具、パイプ カッター、溶接機など、工場で取り付けられたほとんどの電源ユニットに使用されています。

ブラシ付きDCモーター

ブラシ付きDCモーター run from battery voltage, usually 12V or 24V. They dominate the mobile equipment sector: truck tailboard lifts, dump trailer tilt systems, pallet stackers and mobile scissor lifts. A 24V brushed motor can draw 全負荷時で 80 A 以上 したがって、ケーブル断面積と DC コンタクタの定格はモーター選択の一部であり、後付けではありません。

ブラシレスDCモーター

ブラシレスDCモーター replace mechanical brushes with electronic commutation. The result is higher efficiency, lower noise, less heat and a longer service life. For applications that start and stop dozens of times per hour, a ブラシレスモーター油圧パワーユニット コントローラとギアポンプが統合されているのは非常に実用的な選択肢です。

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HPU モーターのサイズを決定する方法: 出力、速度、トルク

モーターのサイジングは、システムが必要とする流量 (リットル/分)、最大作動圧力 (bar)、および油圧と機械の組み合わせ効率という 3 つの数値から始まります。以下の式を適用し、10 ～ 20% の安全マージンを追加して、最も近い標準モータ サイズに切り上げます。

P (kW) = Q (L/min) x p (bar) / (600 x η)

実際の例: 昇降プラットフォームには 150 bar で 15 L/min が必要です。効率0.8では、 P = 15 x 150 / (600 x 0.8) = 4.69 kW , したがって、次の商用サイズは 5.5 kW になります。 10 パーセントの安全マージンを追加すると、計算値は 5.16 kW になり、同じ 5.5 kW のフレームに適合します。この計算方法は、ギア ポンプやベーン ポンプの油圧コンポーネント エンジニアが使用する標準的なアプローチです。

モーター速度とポンプ容量のマッチング

流量は、ポンプ容量、モーター速度、体積効率の積です。 1450 rpm モーターで駆動される 6 cc/rev ギアポンプは、体積効率 0.9 を実現します。 6×1450 / 1000×0.9 = 7.8L/分 。より高い流量が必要な場合は、ポンプ容量を増やすか、モーター速度を上げることができます。排気量が増加すると、モーターに必要なトルクが増加するため、多くの場合、次のモーター フレーム サイズに移行します。

始動トルクとピーク負荷の挙動

定常走行時のパワーは半分に過ぎません。システムの全圧力下で始動するモーターは、ポンプを加速して冷たいオイルをバルブに押し出すために、高い破壊トルクを必要とします。プレス、昇降プラットフォーム、テールゲートの場合、負荷サイクルが最大圧力で始まると、標準の誘導モーターが起動時に失速する可能性があります。始動トルククラスが強化されたモーターを選択するか、圧力アンロードバルブを追加してモーターが低圧で始動できるようにします。

電圧、デューティサイクル、動作環境: 3 つの選択フィルタ

机上では正しいモーターであっても、電源、負荷区分、環境が変化すると、現場で故障する可能性があります。 3 つのフィルターにより、これらの障害のほとんどが除去されます。

線間電圧と周波数

50 Hz 用に設計されたモーターは、60 Hz 電源では 20% 速く動作し、流量とトルクの両方が変化します。優れた銘板には、電圧、周波数、速度、サービスファクタが必ず記載されています。ユニットが輸出向けの場合は、生産を開始する前に、モーター定格が輸出先のグリッドと一致していることを確認してください。可変周波数ドライブを使用する場合、巻線の早期故障を避けるために、モーターにはインバーターのデューティに適した絶縁クラスが必要です。

職務分類: S1、S3、S6

電動機の動作デューティは S1 ～ S10 に分類されます。 S1 は連続運転、S3 は間欠周期運転、S6 は断続負荷による連続運転を意味します。 5 秒間作動し、30 秒間停止する一般的な油圧ユニットでは、25 ～ 40% のオンタイムで S3 モーターを使用できます。 1 サイクルあたり数分間稼働するカーゴ リフトには、S1 定格モーター、またはより熱的余裕のある大型の S3 モーターが必要です。

保護クラスとノイズ要件

モーターのエンクロージャは設置場所に適合する必要があります。きれいな室内空気には通常、IP54 モーターが使用されます。粉塵の多い作業場や洗浄エリアには IP65 が必要です。標準モーターの定格は最大周囲温度 40°C であるため、高温の機械室では定格を下げる必要があります。オフィス横の油圧式貨物エレベーターや住宅の床下の駐車場など、騒音に敏感な設備では、油圧油が巻線を冷却して振動を抑える油浸モーターの恩恵が受けられます。その場合、 貨物エレベーター用静音油圧パワーユニット 実証済みの構成です。

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アプリケーション別の HPU モーターの選択

モーターの優先順位はマシンによって変わります。テールゲートリフトはバッテリー効率を重視します。工作機械は圧力保持を重視します。ロードブロッキング システムには、短いパルスのピーク トルクが必要です。モーターのタイプをアプリケーションに適合させることは、ユニバーサルモーターを選択してそれが生き残ることを期待するよりも信頼性が高くなります。

バッテリー駆動の物流機器の場合、低バッテリー電圧での電流引き込みが主な制約となるため、モーターは公称電圧だけでなく放電曲線に一致させる必要があります。このカテゴリについてさらに詳しく知りたい場合は、こちらをお読みください。 購入者向けの DC 油圧パワーユニットのガイド .

工作機械やその他の複動操作の場合、 交流複動油圧パワーユニット これは一般的な工場レイアウトです。クランプ中にモーターがポンプを駆動し、逆止弁が負荷を保持し、圧力スイッチが設定値に達するとモーターが停止します。このシーケンスにより、エネルギー使用量が削減され、作業場が静かに保たれます。

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HPU モーターのメンテナンスと一般的な故障の兆候

HPU モーターの故障のほとんどは、隠れた油圧故障です。オイルを吸引できないポンプ、リリーフバルブの設定が高すぎる、または低温で粘性のあるオイルはモーターに過負荷を与えます。以下のリストは、原因をすぐに見つけるのに役立ちます。

• モーターが始動しません: 電源電圧、コンタクターコイル、サーマル過負荷トリップ、およびバッテリーユニットの場合は DC コンタクターを確認してください。
• 数秒後にモーターがブレーカーを作動させます。ポンプのロック、リリーフバルブの固着、またはモーター巻線の短絡を確認してください。
• モーターが熱くなります。全負荷時の電流を測定し、銘板と比較してください。高電流は通常、過剰なオイル粘度または吸引フィルターの詰まりを意味します。
• きしむ音: モーターのベアリング、カップリングの位置、ポンプの取り付け脚を点検してください。

簡単なメンテナンス スケジュールにより、モーターを定格温度内に保ちます。

1. 毎日: オイルレベルをチェックし、異常な音を聞き、モーターケースに触れてホットスポットがないか確認してください。
2. 毎月: 定格圧力での運転電流を測定し、傾向比較のために値を記録します。
3. 四半期ごと: 巻線の絶縁抵抗を測定し、ファン カバーを清掃します。
4. 年に一度: ノイズが発生した場合はモーターのベアリングを交換し、カップリングの摩耗をチェックしてください。

モーターとポンプの関係が明確になったら、 油圧動力ユニットは機械動力システムに比べて操作が比較的簡単です。 なぜなら、ほとんどの動作パラメータは圧力計と電流測定値で確認できるからです。

FAQ: バイヤーおよびメンテナンスチームからの HPU モーターに関する質問

油圧パワーユニットにはどのようなモーターが使用されていますか?

ほとんどの油圧電源ユニットは、主電源で動作する産業用機器には AC 誘導モーターを使用し、バッテリー駆動の移動機械には 12V/24V DC モーターを使用します。ブラシレス DC モーターは、動作音が静かでブラシ交換の必要がないため、高サイクルのモバイル ユニットで一般的になりつつあります。

HPU のモーター出力を計算するにはどうすればよいですか?

P = Q x p / (600 x eta) を使用します。 Q は必要な流量 (L/min)、p は最大作動圧力 (bar)、η は総合効率 (通常 0.75 ～ 0.85) です。 10 ～ 20 パーセントのマージンを追加して、次の標準サイズを選択します。

既存の油圧パワーユニットのACモーターをDCモーターに置き換えることはできますか?

ポンプ、電源、制御システムも変更する場合のみ。 AC モーターと DC モーターは速度とトルクの曲線が異なるため、直接交換するとほとんどの場合、間違った流量が発生したり、始動トルクが不十分になったりします。

HPU モーターにとって S3 デューティ定格は何を意味しますか?

S3は間欠周期勤務を意味します。モーターは、定格温度を超えることなく、10 分サイクルの定義された割合 (25 パーセントなど) で動作できます。ユニットが 10 分ごとに 3 分間実行される場合は、少なくとも S3 30 パーセントの評価が必要です。

HPU モーターが過熱し続けるのはなぜですか?

通常の原因は、リリーフバルブの設定が高すぎる、デューティ定格を超えた連続運転、オイルの粘度が高い、サクションフィルターの詰まり、またはモーターのサイズが小さいことです。全圧時の運転電流を測定し、銘板に記載されている全負荷電流と比較します。

ブラシレス DC モーターは油圧パワーユニット用のブラシ付き DC モーターよりも優れていますか?

頻繁な始動/停止サイクル、より静かな現場、より長い耐用年数を実現します。ブラシレス モーターは効率が高く、動作温度が低く、ブラシを交換する必要がありません。通常、より高い購入コストはより短いダウンタイムで回収されます。

HPU モーターを選択するための最終推奨事項

価格ではなくデューティサイクルから始めてください。サイクルごとの平均実行時間、最大圧力、必要な流量を測定します。モーター出力を計算し、電源に適合するモーターファミリーを選択し、起動トルク、保護等級、騒音制限を確認します。アプリケーションがハイサイクルリフトまたは静かな設置である場合は、ブラシレスまたは油浸モーターとポンプのパッケージを選択してください。標準的な工場機械の場合、通常、S3 定格の 380V 誘導モーターが生涯コストを最も低く抑えます。

不明な場合は、流量、圧力、予想されるサイクル時間を油圧パワーユニットのメーカーに提供してください。これら 3 つの値は、4 kW または 5.5 kW のモーターが機能するかどうかを確認するのに十分であり、正しいカップリング、タンク容量、バルブ構成も決定します。初日にモーターが正しく選択されていれば、後でユニットを修理する方がはるかに安くなります。