インバーターによるモーターのトルクについて

質問

AC200V、2.2kwインバーターユニットを使用し、2.2kwインバータモートル付き減速機(減速比:1/35)を駆動いたしておりました。回転数を減らすため0.4kwインバータモートル付き減速機(減速比：1/195)に交換いたしました。そこで取り敢えず、インバーターユニットはそのまま2.2kwインバーターを使用しておりましたが、シャフトの折損、ギヤの異常摩耗、変形が見つかり、その原因として、インバータを疑っております。今回の特殊な使用方法で、0.4kwのモーターは一体トルクはどれほど出ていたのでしょうか。モーターが壊れる前に機械本体が破損した物と思ってはいるのですが、数値で報告書を書く必要があり、その数値に困っております。どなたかご教授下さい。メーカーにも問い合わせしておりますが、何時返事が来るかわかりません。宜しくお願い致します。

回答No.1

noname#230359

モータの慣性モーメント　Ｉに対して　角速度変動すれば　歯うちや軸破損しそうですね。　衝撃力がギヤ比の２乗に比例して増えます。　
３５＊３５/195*195=大体３１分の１　
ですので　トルクよりは共振破壊を疑っては。
また、トルクは　インバータ　許容電流で　瞬間トルクが決まりますので
定格出力はあまり意味ありません。　

慣性モーメントはわかりますか。　軸のねじり応力とねじり断面係数は？
　　おおきなインバータを小さなモータと組み合わせると、短い時間では　大きな電流を流し込めることになります。またモータ特性も　出力　とトルク比が違う上に　電流の流し込み方が変わっていますので　トルクの立ち上がり　パルスが大きくなっているのではないでしょうか。
　これは　ハンマでたたくような入力になりますし、一度モータが共振すると　大きな力が軸に働きます。　この共振の慣性力は　慣性モーメント＊
ギヤ比２乗　に比例します。
そこで出力軸がこれに耐えうるか、計算できませんか？　

壊れているので　ギヤの安全率は１以下です。計算が違っています。
入力が１０倍以上になっているか、強度が１０分の一になっているか、その両方か。　強度の下がる理由は上記のとうりとすれば、入力の増える理由は？　と考えると、動的入力と静的入力があります。　とうぜん静的は計算されたでしょうから、動的入力を疑います。
　動的入力で　インパクト応答とすると　静的値の２倍になります。
　また定常共振が発生すれば　無限大になります。
　問題は　インバータが大きいので　起動時の静的短時間トルクも2.2/04=5倍ぐらいになってないかな　ということです。これで2*5=１０倍ですね。

補足

ご回答いただきありがとうございます。
詳しくご説明いただきましたが、よく理解できておりません。
誠にすみません。
もし良ければ、もう少し詳しく(出来れば簡単に)ご指導いただけませんでしょうか。ご無理申しますが宜しくお願い致します。

ご指導ありがとうございます。
詳しい説明をさせていただきます。
住友のサイクロ減速機＋住友のインバータユニットを使っております。
減速機からチェーン(30Ｔ:36Ｔ)を介して主軸を回しております。
その主軸からギヤ(m:4－16T：19T)にて従動軸を回しております。
今回破損しましたのは従動軸の折損とそのギヤです。
従動軸にはかなりの捻れの負荷が予想されます。
軸の折損はベアリングの破損状況及び破断面の状況から、ラジアル荷重による疲労折損であろうと考えております(ベアリングにグリース給油なされてない為にベアリングが腐食し保持器が壊れた。結露が激しいためグリースが充満されていないと水がたまりベアリングが腐食する)。ただ、4～5ヶ月間でのギアの摩耗と曲がりがあまりにも速すぎるため、何か原因があるのではと考えております。ギアの強度計算では安全率10を満足しております。

ご多忙の中にご指導頂き誠に有り難うございます。
ギヤの安全率につきましては勘違いをしておりました。
計算には許容歯元曲げ応力を21kgf/mm２としSFを1.2としておりました。
起動時には200％を超えるトルクが出力されるが運転時にはモーターの定格を超えることはないことはよくわかりました。共振破壊についても何となく理解出来そうです。ただ、説明を求められると未だ答える事は出来ないですが。
有り難うございました。