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ベーンエアモータの性能

ベーンエアモータの性能について知っておくべきこと

エアモータの性能

モータは性能曲線上のどこでも動作します。

エアモータの性能は入力エア圧に影響されます。入力エア圧が一定であれば、エアモータの出力トルクと回転速度の関係は線形特性を示します。また、スロットルや圧力を調整する方法を使って給気を調整するだけで、エアモータの出力を簡単に調整することができます。エアモータの特徴の1つは、モータを破損させることなく、無負荷回転速度から停止まで、完全なトルクカーブでの回転を実現できることです。無負荷回転速度*は、出力シャフトにまったく負荷がかかっていない状態の動作速度として定義されます。
*無負荷回転速度 = 負荷がかかっていないときの出力シャフトの回転速度。

出力曲線

トルク出力図

トルクとは、てこの長さ(L)に力(F)を掛けて計算される回転力です。

エアモータが生み出す動力は、トルクと回転速度の積です。エアモータは線形出力曲線を描き、無負荷回転速度の50%前後で最大出力になります。
この時点で生じるトルクを「最大出力時のトルク」と呼びます。
エアモータの出力曲線

一定の空気圧で回転するエアモータの性能曲線

公式出力:
P = (π x M x n) / 30
M = (30 x P) / (π x n)
n = (30 x P) / (π x M)
P = 出力 [kW]
M = トルク [Nm]
n = 回転速度 [rpm]

動作点

エアモータの動作点

エアモータを選定する際、「動作点」と呼ばれる点を定めることが最初のステップとなります。ここでのポイントは、モータにとって望ましい回転速度と、その回転速度で必要となるトルクの組合せです。


注記:実際にモータが動作するトルク/速度曲線上の点を動作点と呼びます。


 


空気消費量

エアモータの空気消費量は、モータ回転速度が上がるほど増加し、無負荷回転速度で最大に達します。停止状態(全圧状態)であっても、モータは空気を消費します。これはモータの内部をエアが通過するためです。
注記:空気消費量はL/sの単位で測定されます。ただし、これはモータ内の実際の圧縮空気量ではなく、大気圧まで膨張した場合の想定量として測定されます。空圧機器では、この単位が標準で使われています。

起動トルク

起動トルク特性

起動時のトルクは、ベーンの位置により変化します。

すべてのベーンエアモータの起動トルクは、起動時のモータ内のベーンの位置によって異なります。その中でも最小の起動トルク値は最小起動トルクと呼ばれ、起動トルクとして保証できる値として扱われます。モータの種類により値は変化するため、個別に確認する必要があります。注意点として、正回転専用モータよりも正逆回転モータの方が起動トルク変化が大きくなるため正逆回転モータの方が最小起動トルクが小さくなる点が挙げられます。


注記:起動トルクとはモータにエア圧をかけた際に、モータが打ち勝つことのできるシャフト上の負荷のことです。

ストールトルク

ストールトルクとは、モータが回転状態から、負荷を受けて停止する際のトルクです。ストールトルクは表形式データには記載されていませんが、最大出力トルクの2倍としておおよそのストールトルクを求めることができます。例:最大出力トルクが10 Nmの場合、ストールトルクは約20 Nmとなります。


  • ストールトルクとは、モータが回転状態から、負荷を受けて停止する際のトルクです 
  • ストールトルクは、モータをどのくらい速く制動してストールが起こるかによっても変化します。速く停止した方がゆっくり停止した場合よりトルクが高くなります。これは、モータ軸の質量(慣性モーメント)が停止時に発生するトルクに影響するからです。