シャフトアースリング：モーターベアリングを電気的損傷から守る仕組み

モーターがより高速・高電力密度化し、インバーター（VFD）の使用頻度が高まるにつれ、 シャフト電流およびベアリングへの電気的損傷 が信頼性確保上の重要な課題となってきています。

インバーターによって発生する高周波電圧は、モーターシャフトに不要な電流を誘起します。この電流がベアリングを通過すると、繰り返される放電現象により、ピッティング、フルーティング、潤滑油の劣化、さらにはベアリングの早期破損を引き起こす可能性があります。

A シャフトアースリング（SGR） は、シャフト電流をベアリング経由ではなく、低インピーダンスの専用経路で接地へ安全に逃がす機能を提供します。

シャフトアースリングの役割とは？

シャフトアースリングの主な機能は、 不要なシャフト電流の経路を変えることである .

インバータ駆動モーターでは、PWMスイッチングによって発生するコモンモード電圧がモーターのシャフト上に電位を誘起することがあります。特定の運転条件下では、この電流が接地に至る前にモーターのベアリングを通過することがあります。

これにより、以下のような損傷を引き起こす電流経路が形成されます：

シャフト → ベアリング → モーターフレーム → 接地

シャフトアースリングは、代替的な電流経路を提供します：

シャフト → シャフトアースリング → モーターフレーム → 接地

制御された導電性経路を提供することで、シャフトアースリングはベアリングが電気回路の一部となるのを防ぎます。

核となる価値：電流経路を変更し、ベアリングを保護する。

この原理により、シャフトアースリングは、高周波スイッチング、高回転速度、または長時間連続運転にさらされるモーターにおいて特に有効です。

シャフト電流がモーターベアリングに問題を引き起こす理由

モーターベアリングは、機械的負荷を支え、スムーズな回転を実現するために設計されており、電流を流すためのものではありません。

ベアリング内部で電気放電が繰り返し発生すると、ベアリングの軌道面および転動体に微小な損傷が生じます。こうした損傷は、時間とともに以下のような影響を及ぼす可能性があります：

・電気ピッティングおよびフリューティング

・潤滑油の劣化

・異音および振動の増加

・ベアリングの寿命短縮

・予期せぬ保守作業およびダウンタイム

このリスクは特に以下の用途において顕著です インバーター駆動モーター、高速モーター、EV用ドライブモーターなど、現代の電気駆動システム全般 .

このため、ベアリング電流対策は、ベアリングの損傷が発生した後ではなく、モーター設計およびシステム統合の段階から検討する必要があります。

シャフトグラウンディングリングはどのように機能するか？

シャフトグラウンディングリングは、導電性部材を用いて回転シャフトとの電気的接触を維持します。

不要なシャフト電圧が発生した場合、導電性リングが低インピーダンスの電流経路を提供し、電流をリングへ迂回させます。その後、電流はモーターフレームへ伝達され、さらに接地システムへ接続されます。

シャフトグラウンディング対策の有効性は、単に電気的接触を確保することだけでは決まりません。以下のような要因も考慮する必要があります。 シャフト径、回転速度、接触抵抗、設置位置、モーター構造、温度、使用環境 これらも検討する必要があります。

適切に設計されたグラウンディングリングは、信頼性の高い接触を維持するとともに、モーターの長期運転中に安定した電気的性能を発揮する必要があります。

シャフトグラウンディングリングはどのような場所で使用されるか？

シャフトアース技術は、電流がベアリングの信頼性に影響を及ぼす可能性のあるさまざまなモーターや回転機器に適用できます。

新エネルギー車用駆動モーター

最新のEVモーターは、次のような方向へと進化しています 高電圧化、高速回転化、高出力密度化 800Vアーキテクチャ、SiCパワーデバイス、高速駆動を採用したシステムでは、モーターベアリングに対して厳しい電気的条件が生じることがあります。

シャフトアースリングは、不要なシャフト電流に対して制御された電流経路を提供し、ベアリング保護の向上に貢献します。

産業用インバータ駆動モーター

インバータ駆動モーターは、シャフトアースの最も一般的な応用分野の一つです。代表的な機器には以下があります：

・産業用ファン

・給排水ポンプ

・コンプレッサ

・コンベア

・サーボシステム

専用のシャフト電流経路を設けることで、連続運転時の電気的腐食リスクを低減できます。

暖房・冷却システム

最新のHVACシステムでは、可変速モーター、ファン、ポンプ、コンプレッサが頻繁に使用されます。インバータ起因のシャフト電流が懸念される場合、シャフトアースはモーター保護戦略の一環として導入できます。

風力タービンおよび大型回転機器

風力タービン、発電機、大型モーターなどの回転機械は、過酷な条件下で長時間連続運転することがあります。

軸受の電気的損傷から守ることで、装置の信頼性向上と予期せぬ保守作業の削減が期待できます。

シャフトアースソリューションなら、なぜボルスンを選ぶのか？

シャフトアースリングは小さな部品ですが、その性能がモーター軸受の信頼性に大きく影響します。

ヴォルスンは 用途特化型シャフトグラウンディングソリューションに焦点を当てています 。製品開発とエンジニアリングサポートを統合したアプローチを採用しています。

当社のアプローチでは、以下の全工程をカバーしています：

運転条件診断 → 問題分析 → ソリューション設計 → プロトタイプ開発 → 試験・検証 → 量産

これにより、シャフト直径のみではなく、実際のモーター用途に応じてグラウンディングソリューションを評価することが可能になります。

対応車種 EVモーター、インバータ制御モーター、産業用モーター、HVAC機器、ポンプ、ファン、風力タービンなど、各種回転機械 に対して、ヴォルスンはお客様が適切なシャフトグラウンディングソリューションを開発できるよう支援します。

電流経路を制御してベアリングを保護する

モーター技術が進化を続ける中、ベアリングの電気的損傷を防止することは、モーターの信頼性確保においてますます重要になっています。

A シャフトグラウンディングリング ベアリングを通過する不要なシャフト電流を回避し、制御されたアース経路へと導く実用的な方法を提供します。

たとえば、 EVモーターのベアリング電流、インバーター（VFD）によるシャフト電流、あるいは産業用モーターにおける電気的腐食の問題に対処しようとしている場合でも、 その原理はシンプルです：

ベアリングを電流の通路にしてはいけません。

ヴォルスン シャフトアースリング――ベアリングを守るため、電流の流れを変えるソリューション。

よくあるご質問：シャフトアースリング

シャフトアースリングとは？

シャフトアースリングとは、モーターシャフトに取り付けられる導電性のデバイスで、不要なシャフト電流を低インピーダンス経路で逃がすことで、ベアリングを介した電流の流れを防ぐ役割を果たします。

なぜVFDモーターにはシャフトアースリングが必要なのですか？

VFDは高周波PWMスイッチングを用いるため、コモンモード電圧が発生しやすく、これによりシャフト電流が誘起されることがあります。シャフトアースリングは、この電流に対して代替の経路を提供し、ベアリングへの電気的損傷リスクを低減します。

シャフトグラウンディングリングはEVモーターに使用できますか？

はい。シャフトグラウンディングリングは、インバータ由来のシャフト電流がベアリングの信頼性に影響を及ぼす可能性のあるEV用およびその他の高速電動モーターに使用できます。

ボルスン社はカスタマイズされたシャフトグラウンディングリングを提供していますか？

はい。ボルスン社では、シャフト径、モーター構造、設置スペース、使用条件など、お客様のアプリケーション要件に応じて、カスタマイズされたグラウンディングリングソリューションを開発できます。

シャフトグラウンディングリングを選定する際に考慮すべき要素は何ですか？

重要な要素には、シャフト径、モーター回転数、使用温度、設置位置、接触抵抗、ベアリング構造、グラウンド接続方式、および期待される使用寿命があります。