モータ診断のススメ

設備の突発停止を未然に防ぐ現場の実践ガイド モータ診断のススメ

はじめに 本資料では、モータが故障に至るまでの主な原因とその対策、 ならびにモータメンテナンスの一例をご紹介します。 現場で見られる故障の“兆候”を可視化することで、設備の突発停止 による製造ロスや復旧コストの低減にお役立てていただくことを目 的としています。 実務で使えるヒントを中心に、最後までご覧ください。 目次 1. こんな経験はありませんか？ 2. モータの中で何が起きているのか？ 3. モータの故障の“前兆”を捉える 4. これからのモータメンテナンスの課題 5. モータメンテナンスの一例をご紹介①リモート監視システム 6. モータメンテナンスの一例をご紹介②モータ診断器 7. モータメンテナンスの一例をご紹介③直流電動機 8. お問合せ

こんな経験はありませんか？ 「設備のアラームが鳴っている！」 「現場に向かってみると設備が止まっている...」 「どうやらモータが原因のようだ！」 モータの予期せぬ停止で、製造ロス・復旧コストが発生します。 ★24時間稼働で年間400万トンの鋼板を生産している工場が突然、 https://www.fujielectric.co.jp/abo 操業を8時間停止してしまった場合の損失額試算は約4.5億円！ ut/stories/detail/PJ_story_fault_pr ediction.html これまで特に問題なく動いていたのに・・・ いったい何が起きたのか！？ モータが止まるまでに このような症状はありませんでしたか？ ⚫ モータからいつもと違う音がする ⚫ 振動がひどくなった ⚫ 触ってみると異常に熱かった ⚫ 電源を入れても動かないことがあった モータは故障する前に多くの場面でなんらかの“兆候"がみられます。 この”兆候”に「気づく」ことで故障を未然に防ぐことができます。 では、モータになんらかの“兆候”が発生しているとき、モータの中で 何が起きているのか？ 次ページで紹介します。

モータの中で何が起きているのか？ ■電気的過負荷による巻線(コイル)の損傷 機械の調整不良やモータ内部の異物混入、ベアリング破損、電源電圧の変動 などで過負荷が発生します。 過負荷が発生すると電流値が上昇しモータの過熱や焼損を引き起こす可能 性があります。最終的にレアショートに至ります。 対 • モータの定格電流を超えないように負荷を適切に管理する • 機械の調整不良や異物の混入がないか定期的に点検を行う 策 • サーマルリレーや過電流リレーなどの保護装置を設置する ■絶縁材劣化による絶縁性能低下 モータコイルの絶縁材料は長年の使用や過酷な環境によって劣化し絶縁性 能が低下することがあります。 絶縁材料劣化の原因としては、熱や湿度、振動、薬品などが挙げられます。最 終的に漏電・地絡に至ります。 対 • 高温多湿な場所や振動の多い場所を避ける • 定期的に絶縁抵抗を測定し、必要であれば絶縁処理を実施 策 • 使用環境に適した絶縁材料を選定することも重要 ■ベアリングの摩耗・損傷による振動や異音の発生 ベアリングが摩耗すると異音や振動が発生しモータの効率低下や故障、酷い 場合はモータ停止の可能性があります。 原因としては、潤滑不足や劣化、異物混入、過負荷や取付不良等が挙げられ ます。 対 • 定期的に潤滑油の状態を確認し、補充または交換する • 振動や異音などがないか定期的に点検する 策 • 異物が侵入しないようシールやカバーなどを設置する モータに発生している故障の“兆候”に気づかないで放置していると、 モータ内部の劣化や損傷が進行し、最終的にはモータ故障に至ります。 このモータ故障を事前に防ぐために、負荷電流や絶縁抵抗、振動や温 度などの故障の“前兆”を捉えることが重要だとわかります。

モータの故障の“前兆”を捉える モータ故障の前兆を捉えるために、モータの重要度と投資コストを踏 まえたうえで、最適なメンテナンス手法を選択する必要があります。 ■定期点検（巡回・目視・簡易測定） モータに異常が無いか点検・調査を行います。 目視・触診・清掃・潤滑、絶縁抵抗測定や巻線・配線の接続点検、絶縁診断 （誘電正接・部分放電測定）、ベアリングや軸の遊び確認、振動・温度測定 などを定期的に実施し異常を早期発見します。 メリット デメリット •導入容易 •設備停止が必要 •現場ノウハウ維持 •モータ知識が必要 •低初期費用 •突然的な原因によ る故障は防げない ■傾向監視（センシング＋診断） センサやデータロガーなどを使い、振動・温度・電流・音・軸の回転数などの データを継続的に収集し、FFTや波形解析、異常値検出、トレンド推移で微小 な変化を見つけることができます。 しきい値の超過や異常パターンでアラートを出して原因を特定し、最適な 保全時期を判断します。 メリット デメリット 負荷電流 振動 データ解析 •リアルタイム検出 •初期費用発生 漏れ電流 温度 •早期異常発見 •ランニングコスト データ収集 •データ蓄積が可能 (クラウド等)発生 監視デバイス •新たにノウハウ蓄 積が必要 モータの定期点検や傾向監視は、事故や故障を未然に防ぎ、製品の品 質を守り、長い目で見て損失を抑えるための大事な投資となります。 モータの重要度に応じて点検の頻度や方法を選定し実施することで、 設備の価値を最大化することができると考えます。

これからのモータメンテナンスの課題 近年、効率化や省エネ対応などの技術進化は進んでいる一方で、設備 更新に伴う初期投資や運用コストが事業採算の重荷となっています。 このため、多くの企業は単にモータを「交換」するのではなく、 生産設備の老朽化対策への投資を優先しています。 しかし、製造現場では設備保全に精通した人材が減少しており（高齢 化、技術継承の停滞、製造業の人材不足等）、従来の保全体制やメン テナンス手法のみでは対応や運用が困難なケースが増えています。 したがって、設備の運用コストを抑制するとともに、現場課題を踏ま えた新たな保全体制やメンテナンス手法の確立が求められます。 職人による気づき 定められた １次：補修 （暗黙知） 点検作業 これまで 運転 異変 点検 対応 対症療法的な対応にとどまり、 異変に気付けず突然停止に至り 予防保全につながらない 現場はパニック！ 現状課題 運転 停止 対応 新たな保全体制・メンテナンス手法の確立 2次：予防保全 これから 運転 監視 診断 対応 対応 現在、製造現場ではDXやAI導入が進展しており、従来は現場で人が 行っていた作業や判断をセンサーや情報機器に代替することで、人件 費と稼働安定化を図る取り組みが進められています。 ただし、DXやAI導入にはデータ整備、センサー設置、現場との連携と いった課題が存在します。設備ごとの稼働差やノイズ、データ欠損は 誤検知や診断精度の低下を招くため、段階的な実装と現場との緊密 な協働によりデータ品質および運用ルールを整備することが成功の 鍵となります。 次ページより、当社のモータメンテナンス事例をご紹介いたします。

モータメンテナンスの一例をご紹介 ①振動・温度・電流のリモート監視システム 機器構成 受信機 （中継機） モニタ画面 無線センサ EnOcean 無線 トレンド画面 モニタ 振動・温度センサ 負荷電流センサ ※オンプレミス以外でもデータ収集可能です ＜特徴＞ •無線センサにより通信用配線不要 •センサユニットはエナジーハーベストのため電源配線不要 •受信機とモニタをLAN接続するだけで負荷電流や振動・温度の状態監視が可能 定期循環点検時間削減や記載ミス防止にも貢献します！ 振動・温度センサ実例 下図はベアリング交換前後の振動値の変化を表したグラフです。 このように振動値に変化があれば、グラフで確認ができます。 正常な値のグラフと現状のグラフを比較することで、予防保全に役立つ気づきが得ら れます。 交換前：Ｚ軸方向の加速度が大きくなっている 交換後：ベアリング交換後、加速度が下がった X軸方向の加速度 Y軸方向の加速度 Z軸方向の加速度 ※トレンドグラフはクラウドシステムのモニタ画面です

モータメンテナンスの一例をご紹介 活用事例：夏場のモータ高温異常の早期確認とケア ＜監視方法＞ ・下記3カ所に振動・温度センサを設置 ①ミルモータ反負荷側 ②ミルモータ負荷側 ③減速機側 ・温度アラートを60℃に設定 振動・温度センサ 取付イメージ 2023年7月1日～8月15日 負荷側温度が徐々に上昇し、 8月2日14:00、ついに60℃を越え アラートメールが発報された。 ＜現場対応＞ • 送風機設置による冷却 • 次回定修時の点検項目に追加 2022年7月1日～8月15日 長期間データを取ることで、 過去との比較が可能となります。

モータメンテナンスの一例をご紹介 ②モータ診断器「ALL-TEST PROシリーズ」 ＜特徴＞ •モータに詳しくない方でも簡単操作でモータの状態を数分で診断可能 •制御盤の端子からモータ試験が可能 •モータの電気的故障・不具合が発見可能 •診断項目多数（インピーダンス・直流抵抗・絶縁抵抗・位相角・汚損・ロータ波形 等） ラインナップ • 測定値を画面に表示 • 測定値、診断結果を画面に表示 • 運転中のデータを収集 • 手書きで記録 • 診断器本体にデータ保存が可能 • 電気的固有波形分析と • しきい値を元に自動 • 自動で計算 電力分析 計算、または専用ア • 診断器が判断 • ソフトウェアでFFT解析 プリで判定可能 モータ診断イメージ 測定作業 診断結果

モータメンテナンスの一例をご紹介 ③直流電動機（DCモータ）の修理・製作対応 台湾企業のCUTES社との協業により、 お客様の既設DCモータの仕様に合わせた新規DCモータの製作、ならびに 日本国内でのメンテナンス体制を構築しました。 ■既設DCモータにトラブルが発生しても、既設のDCモータの予備品がなく、 すぐに修理に出すことができない… ■ラインごとAC化に更新したいが、電気工事を含めると多くの予算と時間 が必要なため、簡単にAC化更新ができない… といった既設DCモータのお悩みを解決します！

弊社では、お客様に古い設備を永く安全に、安心してご使用いただ けるよう、モータの監視や診断ができるシステム・製品の提供から、 モータ及びその周辺機器のメンテナンス・更新まで、ワンストップで 対応しています。 モータでお困りごとがありましたら、弊社までご相談ください！ お問合せはこちら まずはお気軽にご相談ください https://www.dhowa-technos.co.jp/contact/ https://www.dhowa-technos.co.jp/contact/ 株式会社ドーワテクノス 〒806-0004 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石3-5 https://www.dhowa-technos.co.jp/