減速機付きモーター: 種類、選択ガイド、主な用途

減速機付きモーターの実際の動作

あ 減速機付きモーター ギアモーターとも呼ばれるこのモーターは、電気モーターと機械式ギア システムを単一のコンパクトなユニットに統合しています。その中心となる機能は単純です。回転速度を低下させながら、同時に出力トルクを増大させます。電気モーターが 1,500 RPM で回転するが、コンベアには 30 RPM しか必要としない場合、 減速比50:1のギアボックス 電力供給を犠牲にすることなくギャップをブリッジします。

この機械的関係は単純な原理によって決まります。つまり、速度が所定の比率で低下すると、トルクは同じ比率で増加します (効率損失を差し引いたもの)。実際には、適切に設計されたギアモーターは、 90 ～ 95% のギアボックス効率 理論上のトルクゲインのほとんどを出力シャフトに伝達します。そのため、強引な低速、高トルクのタスクには、特大モーターを使用するよりもギアモーターが好まれます。

主なタイプとその機械的なトレードオフ

すべての減速ギアボックスが同じように作られているわけではありません。ギアの形状は、トルク容量、騒音レベル、効率、ユニット全体の物理的設置面積を定義します。

平歯車減速機およびヘリカル歯車減速機

平歯車モーターは、平行なシャフトにストレートカットの歯を使用します。コスト効率が高く、メンテナンスも簡単ですが、高速になると顕著なノイズが発生します。ヘリカル バリエーションでは、段階的に噛み合う角度の付いた歯が使用されます。 ノイズを 3 ～ 8 dB 低減します スパー設計と比較して、より高いラジアル荷重に耐えます。ほとんどの産業用コンベヤ、梱包、マテリアルハンドリングラインは、ヘリカルまたはヘリカルとベベルの組み合わせに依存しています。

遊星歯車減速機

遊星歯車モーターは、中央の太陽歯車の周りを周回する複数の遊星歯車に負荷を分散します。この仕組みにより、 コンパクトな軸方向の設置面積で高いトルク密度を実現 — ロボット工学、サーボドライブ、およびスペースが限られているアプリケーションに最適です。精密遊星ユニットのバックラッシュは 3 分角未満に抑えることができるため、CNC 軸や自動組立装置の標準となっています。

ウォーム減速機

ウォームギアモータは高い減速比を達成します - 一般に 1 つのステージで 10:1 ～ 100:1 — リード角が約 5° 未満の場合、自然なセルフロック効果が得られます。そのため、負荷がかかった状態でのバックドライブが安全上の懸念となるゲートドライブ、リフト、位置決めシステムにとって信頼できる選択肢となります。トレードオフは効率です。ブロンズ オン スチール ウォーム ペアは通常、次の速度で動作します。 60 ～ 80% の効率 、より高いデューティサイクルで熱を発生します。

用途に適したギアモーターを選択する方法

選択エラーは、ギアモーターの早期故障の大きな原因となります。インストール前に不一致を防ぐために、次のパラメータを処理します。

1. 必要な出力速度とトルク — 出力軸における連続負荷トルクを計算します。始動/停止サイクルが頻繁に行われる場合は、加速トルクも含めてください。
2. デューティサイクル — 連続使用 (S1) モーターは、無期限の動作に対して定格されています。断続的なデューティ定格 (S2 ～ S9) では、より高いピーク トルクが可能になりますが、サイクル間で冷却する必要があります。デューティクラスの不一致は、熱障害の一般的な原因です。
3. サービス係数 — サービス係数を適用します。 1.25～2.0 衝撃荷重により異なります。クラッシャーとコンパクターは、単純なベルトドライブよりも高い値を保証します。
4. 取付方向 — ウォーム減速機およびヘリカル減速機には、特定の方向に合わせて設計されたオイル充填レベルがあります。正しいオイルプラグと通気口の位置を持たずにユニットを横向きまたは逆さまに取り付けると、数週間以内に潤滑不良が発生します。
5. IPおよび環境評価 — 屋外、洗浄、または粉塵の多い環境では、最低限必要なものが IP65 。食品グレードのラインでは通常、IP67 およびステンレスシャフトのオプションが必要です。

見落とされがちな要素の 1 つは、 熱出力 特に高比率のウォームギアモーターに適しています。熱定格が機械的出力定格を下回る場合、トルクの数値が紙上では許容範囲内に見えても、継続的な負荷がかかるとギアボックスが過熱します。

ギアモータが不可欠な産業と用途

減速ギアボックス付きモーターは、製造業やインフラストラクチャ全体で最も広く導入されている駆動ソリューションの 1 つです。その理由はまさに、外部カップリング、ベルト ドライブ、またはチェーン減速の必要性が排除されているためです。これらすべてが故障点や調整の課題を増大させます。

• 食品および飲料の加工 — ステンレス製ヘリカルギアモーターは、衛生性と洗浄耐性が交渉の余地のない充填機、ボトルコンベア、生地ミキサーを駆動します。
• マテリアルハンドリングと物流 — 配送センターのローラーコンベヤーと仕分けシステムは、ドラムモーター（コンベヤーローラーに組み込まれたギアモーター）を使用して、クリーンでメンテナンスの少ない設置を実現します。
• あgitators and mixers — 高トルクのウォーム モーターまたはヘリカル ベベル ギア モーターは、バッチ交換中に定期的にトルク スパイクが発生する工業用混合の低速で持続的な負荷を処理します。
• あutomated guided vehicles (AGVs) — コンパクトな遊星歯車モーター 24V または 48V DC モーター パワー AGV 駆動輪。高いトルク重量比と正確な速度制御が重要です。
• 太陽追跡システム — ウォームギアモーターは風荷重がかかると制動力なしでセルフロックするため、信頼性の高い単軸および二軸ソーラーパネルの向きを実現します。

いずれの場合も、ギアモーターの統合設計により設置の複雑さが軽減され、すぐに取り付けられる事前調整済みの工場で潤滑されたユニットが提供されます。これは、別個のコンポーネントから同等のドライブトレインを構築するよりも実用的な利点です。

ギアモーターの耐用年数を延ばすメンテナンス方法

ギアモーターは耐久性がありますが、メンテナンスフリーではありません。初期故障の最も一般的な原因は、予測可能で予防可能です。

• オイルの劣化 — ミネラルギアオイルは、毎年交換する必要があります。 10,000稼働時間 または高温条件下では毎年。合成潤滑剤は間隔を 20,000 時間まで延長しますが、シールおよびハウジング材料との適合性チェックが必要です。
• シール漏れ — 入力軸と出力軸のリップシールは摩耗品です。劣化したシールによる汚染により研磨粒子が侵入し、負荷に関連した摩耗よりもはるかに早くギアやベアリングの摩耗が加速されます。
• ベアリングの予圧 — 出力シャフトベアリングは、連結された機器からラジアル荷重とアキシアル荷重を負います。カップリングの位置がずれたり、過度のオーバーハング荷重が発生すると、ベアリング L10 の寿命が最大で短くなります。 50% .
• モーター巻線温度 — モーター巻線内に熱保護装置 (PTC サーミスタまたはバイメタル スイッチ) を取り付けることで、ローターがブロックされた状態での焼損を防止します。これは、最初の事象で十分に元が取れる低コストの追加です。

振動分析とオイルサンプリングは、故障が発生する数週間前にギアのピッチングやベアリングの摩耗を検出する予知保全プログラムで使用されることが増えています。価値の高い生産ラインの場合、これらの監視ツールのコストは通常、次の期間で回収されます。 1 件は計画外のダウンタイム イベントを回避しました .