適切なAC gearedモーターの選定: サイズと電力ガイド

ACギアモーターに関するブログ記事を見ると、必ずギアモーターの説明と、これらのモーターが最も重要に使われる用途についての記述が見受けられます。しかし、ここではモーターそのものではなく、空調システムにおけるモーターの使用方法に焦点を当てます。これらのモーターこそが、空調システムの中心です。さらに、これらはエネルギー効率を高めつつ、機械の長寿命を実現するために必要な最適なサイズと出力を持っています。すべての装置は同じ原理に基づいて動作することを忘れないでください。もしギアモーターが装置に合っていなかったり、不適切に取り付けられた場合、エネルギー費用の増加や装置の故障頻度の増加、さらには過熱といった、さらに深刻な問題を引き起こす可能性があります。

これはまさに本ガイドで取り上げるトピックです。サイズとパワーの構成要素について詳しく探り、あなたのエアコン（AC）ニーズに最適なものを判断します。多くのエアコンまたは空調システムを探している人にとって、ギアモーターについて深く理解する必要はありませんが、10人に1人の割合で、省エネ性能を特に気にする人もいて、こうした詳細を求める傾向があります。

最初に、ACギアモーターを選定する際には、それらがどのACシステムで使用されるかを明確にすることが重要です。各ACシステムには、モーターが特定の作業を行うよう設計されています。一部のモーターは空気循環のためのブロワーファンを駆動し、熱放散のためのコンデンサーファンを駆動したり、風量制御のためのダンパーを駆動したり、一部のモデルではコンプレッサーモーターを駆動します。これらそれぞれに固有の要件があります。ブロワーファンは一定のトルクと速度が必要ですが、コンデンサーファンは屋外の極端な温度条件下で動作する必要があります。また、運転条件にも考慮が必要です。屋内用モーターは天候への露出が少ないですが、屋外用モーターは湿気、塵、極端な温度に耐える必要があります。このような詳細を把握することで、必要な出力およびサイズ要件を明確にすることができます。

トルクとは、モーターがACユニットを回転させるために発生させる必要がある回転力のことであり、適切なサイズ選定において最も重要な要素の1つです。トルクが不足するとモーターは停止してしまい、逆にトルクが過剰になるとエネルギーの損失につながります。トルクを求めるには、負荷力（ファンの場合における空気抵抗など、部品に働く反力）と、負荷が作用するモーター軸の半径を把握する必要があります。トルク = 負荷力 × 軸半径。たとえば、送風機の軸半径が2インチで負荷力が10ポンドの場合、トルクは20ポンド・インチ（lb-in）となります。ダンパーなどのより高度な部品については、部品の技術仕様書を参照して推奨トルクを確認する必要があります。

出力はワット (W) または馬力 (HP) で記録され、一定の速度で得られるトルクを発生させるためにモーターが消費するエネルギーの量に関係します。出力とトルクおよび回転速度 (RPM) の関係性が重要です。モーターのブレード出力（ワット）は、次の数式で算出できます。ブレード出力 (W) = (トルク (N・m) × 回転速度 (RPM) × π) ÷ 60。冗談はさておき、英制度量では1 HP は 746 W に相当します。たとえば、10 N・m のトルクで 1500 RPM を発揮するモーターには、約 2.1 HP または 1570 W の出力が必要です。これらの計算は、直列回転モーターに適用されます。誰もが予期せぬ事態に備えておく必要があります。このため、一時的な抵抗の増加やファンブレードの粉塵付着など、負荷の予期しない増加に備えて、余裕を10～15％程度設けるのが適切です。

モーターのサイズとは、長さや直径、シャフト径などの物理的寸法と、NEMA（北米）、IEC（その他の地域）などの業界標準に従うフレーム番号などの電気的規格を含みます。前述の通り、物理的サイズは空調装置内で確保されたスペースに適合する必要があります。提案されたモーターの寸法およびシャフト径は、空調システム設計仕様書を用いて確認する必要があります。これらはシステムがシャフト径およびモーターの寸法において希望する値です。大型のモーターも問題があります。NEMA 56、IEC 112などのフレーム番号は、マウントブラケットやカップリングとの互換性を持ちます。つまり、NEMA 56フレームのモーターには特定のシャフト高さとボルト配置があり、それらは住宅用空調ブロワーのモーターマウントにおいて一般的に標準化されています。間隔が適切でなければ、フレームの変形や間隔の不足により、おそらく不安定になる可能性があります。

ACモーターをギアモーターで使用する目的は、モーターにギアボックスを取り付けて速度とトルクの機能を調整できるようにするためです。ギア比を使用して入力速度を出力速度に換算することで、特定のモーターにおける全体的な速度減少率とトルク増幅率を算出できます。もしギア比が10対1の場合、モーターが1800RPMで回転している間に、出力速度は180RPMとなり、トルクは10倍に増幅されます。より大きなギア比では出力速度はさらに低下し、より高いトルクを得ることができ、大型コンデンサーファンなどの重負荷用途に理想的です。一方で、小さなギア比では高速度かつ低トルクの出力に適しており、例えば小型のブロワーファンなどに適しています。これらのことから、特定のコンポーネントに必要な速度に合わせて適切なギア比を選定することが重要であるといえます。確証を得るために、ACコンポーネントのデータシートを確認し、推奨動作速度を参考に最適な値を選定するとよいでしょう。

ACギヤモータの運転コストは、それらが主要部品として分類される一方で、リマークマットは残留Eグレードmモータに分類されており、IE1、IE2、IE3、およびIE4の規格に区分されています。これにより、それぞれ「1標準」、「2高効率」、「3高効率プレミアム」、「4超プレミアム効率」の効率レベルを実現しています。IE3に分類されるモータは、通常「低1」グレードで消費される電力より10％少ない消費電力で動作する可能性があり、より高い出力に対してエネルギーを節約することができます。高効率モータは、長期にわたってACシステムを通じて費用が回収できるため、よりコスト効果が高いといえます。特に商業施設などで使用される場合には顕著です。各国の規制では、ENERGY SYSTEMSやその他の省エネルギー団体が推奨するモータの使用が義務付けられている場合があります。

ACシステムの電源は、モーター自体のシステムと互換性がなければなりません。したがって、モーターの電圧（110、220、380）および必要な相数（住宅用は単相、商業用は三相）が利用可能な電源と一致するかを確認してください。間違った電圧で電動機を使用すると、モーターが即座に損傷したり、性能出力が低下したりします。モーターの信頼性要素には、絶縁等級（B、F、H）およびモーターの等級が含まれ、それらはモーターが熱に耐える能力を決定します。AC用途にはF級絶縁が最も一般的であり、上限温度は155°Cです。さらに、モーター保証も考慮すべき要素であり、有名ブランドではより長いモーター保証（2〜5年）と優れたアフターサポートが提供されるため、予期せぬ故障のリスクを軽減できます。

いつものように、製造元の仕様を確認し、駆動機器の負荷バランスを検討し、モーターの速度制御特性をチェックしてください。適合するプロセスやシステムに対して出力が過剰になるようなシステムでは、トルサーモータ機構と油圧または空気圧のバランスを慎重に調整する必要があります。モーターアセンブリおよび廃棄処理分野において、製造元の価格および納期の提示は、高可用性のモーター選定に役立ちます。モーターを二重給電式非同期発電機と統合する必要がある構成では、回転機器との完全な同期のためには専門家の支援を受けることをお勧めします。