1. 負荷タイプの理解
モーター選定プロセスの最初のステップは、駆動負荷の特性を把握することです。これにより、全動作範囲におけるトルクと速度の要件が定義され、必要なモーターの種類、定格出力、極数、およびVFDまたはギアボックスが必要かどうかが決定されます。負荷には、大きく分けて3つの基本的なカテゴリがあります。
トルクは速度に関わらずほぼ一定です。したがって、必要なモーター出力は速度に比例して増加します。例としては、コンベア、容積式ポンプ、コンプレッサー、ミキサー、ホイストなどがあります。モーターは、最低運転速度、特に全負荷での始動時においても十分なトルクを発揮できるよう選定する必要があります。
トルクは速度の2乗に比例して増加し、出力は速度の3乗に比例して増加します。例としては、遠心ポンプ、ファン、ブロワーなどがあります。定格速度の50%では、負荷に必要なトルクは定格トルクの25%、出力は定格電力の12.5%に過ぎません。この特性により、可変トルク負荷はVFD（可変周波数駆動装置）による速度制御に最適であり、流量要求量を削減しながら大きな省エネルギー効果が得られます。
速度が上がると、出力は一定のままでトルクは低下します。例としては、金属切削工作機械（スピンドル駆動）、巻線機、一部の圧延機駆動装置などが挙げられます。定出力負荷用のモータ選定においては、モータが要求される最高速度で定格出力を供給でき、かつ動作範囲内の最低速度で切削力または巻線力に必要なトルクを十分に発生させることができることを確認する必要があります。
負荷の種類を最初に特定することで、最も一般的なモーターの過剰選定ミスを防ぐことができます。例えば、遠心負荷に対して、定格トルクの12.5%しか必要としないにもかかわらず、始動トルクを基準にモーターを選定してしまうといったミスです。過剰に大型化されたモーターは、運転範囲の大部分で力率が低く効率が低下するため、エネルギーコストと無効電力料金の両方が増加します。
2. モーター出力の計算
負荷トルクと速度の特性が分かれば、必要なモータ軸出力を計算できます。必要な出力は、最悪の運転条件（通常は最大負荷・最大速度）に対して十分なものでなければならず、始動条件や負荷変動に対するサービス係数が適用されます。
| 応用 | 開始サービス係数 | ランニングサービスファクター | 注記 |
|---|---|---|---|
| 遠心ポンプ／ファン | 1.0 | 1.0～1.15 | 始動トルクが低い。最大動作点に適したサイズ。 |
| ベルトコンベア（積載開始） | 1.5 | 1.15～1.25 | 高慣性または負荷始動には始動トルクの余裕が必要である |
| スクリューコンプレッサー | 1.5～2.0 | 1.25 | 無負荷始動が可能。ソフトスターターまたはスターデルタ始動器を使用してください。 |
| 攪拌機／ミキサー | 2.0～2.5 | 1.25～1.5 | 高粘度バッチ開始は最悪のケースである |
| ホイスト／クレーン | 2.0～3.0 | 1.5 | 全負荷状態で始動する場合、ブレーキモーターを使用してください。 |
必要なモータ出力を計算した後、その値を次の標準IEC出力定格（0.18、0.25、0.37、0.55、0.75、1.1、1.5、2.2、3.0、4.0、5.5、7.5、11、15、18.5、22、30、37、45、55、75、90、110、132、160、200 kW）に切り上げてください。計算された必要出力よりも1標準サイズ以上大きいモータを選択することは避けてください。これは設備投資コストの増加、部分負荷効率および力率の低下につながります。
3. 速度、ポール、ギアリング
モータの回転速度（毎分回転数）は、磁極数と電源周波数によって決まります。50Hzの場合、4つの標準的な磁極構成では、以下の同期速度と近似全負荷速度が得られます。
必要な出力速度が標準のモーター速度と一致しない場合、モーターと負荷の間で減速（または場合によっては加速）するためにギアボックスが使用されます。必要なギア比は、モーター速度を必要な出力速度で割った値です。例えば、1,450 rpmで回転する4極モーターから28 rpmの回転速度を必要とするコンベアの場合、ギア比は約52:1になります。これは通常、適度なトルクの場合はウォームギアボックス、高出力で連続的な重負荷運転の場合はヘリカルギアボックスを使用して実現されます。
選定のヒント：必要な出力速度が 50 ～ 300 rpm の場合、2 段ギアボックス付き 4 極モーターの総コストと、1 段ギアボックス付き 6 極または 8 極モーターの総コストを比較してください。後者のオプションは、攪拌機やコンベア用途において、駆動系の複雑さ、メンテナンス箇所、および総設置コストを削減できる場合が多くあります。韓国エバーパワー ギアモーターの組み合わせ ウォームギア、ヘリカルギア、ベベルヘリカルギアと組み合わせた、4極構成すべてに対応します。
4. 稼働サイクルとサービスファクター
IEC 60034-1では、モータの負荷期間と休止期間が時間とともにどのように交互に繰り返されるかを規定する9つの標準的な運転サイクル（S1～S9）が定義されています。運転サイクルはモータにかかる熱負荷を決定し、必要な定格電力に直接影響を与えます。
モーターは、熱平衡に達するのに十分な時間、一定負荷で連続運転されます。最も一般的な用途は、ポンプ、ファン、コンプレッサー、コンベアなどです。モーターは、銘板に記載された出力で連続運転が可能です。
モーターは、短時間（10分、30分、60分、または90分）一定負荷で運転した後、周囲温度まで完全に冷却されるのに十分な時間停止します。バルブや水門のアクチュエータ、間欠運転工作機械などに使用されます。短時間運転用モーターは、規定の運転時間において、S1連続出力を超える定格電力を持つことができます。
モーターは一定のサイクルで負荷運転と休止運転を交互に繰り返し、どちらの段階でも熱平衡状態に達することはありません。サイクルデューティ比（CDF）は、運転時間と全サイクル時間の比率です。包装機械、プレス機、エレベーター駆動装置などは、CDFが25～60%のS3デューティで運転されることがよくあります。
S4は始動時の熱影響を含みます。S5は制動サイクルを含みます。S6は断続的な過負荷を伴う連続運転を対象とします。S7とS8はモータの制動と速度変更を対象とします。これらの運転タイプは、頻繁な加減速サイクルによってモータ巻線に追加の熱ストレスがかかるクレーン、ホイスト、圧延機などの用途に該当します。
5. 動作環境とIPクラス
設置環境によって、必要なIP保護等級、絶縁クラス、場合によってはモーターの構造材料が決まります。清潔で乾燥した屋内環境に設置されるモーターはIP44で十分です。雨や粉塵にさらされる化学プラントの屋外エリアに設置される同じモーターは、IP55またはIP65が必要です。毎日高圧の苛性ソーダ洗浄を受ける食品加工ラインでは、ステンレス鋼製のIP69Kが必要です。
可燃性ガスまたは可燃性粉塵を含む危険区域では、IP等級に関係なく標準モーターは許可されません。防爆認証モーター（ゾーン1ガス区域の場合はEx d IIB T4、ゾーン21粉塵区域の場合はEx t IIIB）が必須です。韓国エバーパワー YB2シリーズ防爆モーター ゾーン1およびゾーン2のガス供給エリアを、4極構成すべてにおいて0.55kWから200kWまでカバーします。
| 環境 | 最小IP |
|---|---|
| 屋内で清潔にし、乾燥させる | IP44 |
| 一般的な工業地帯、埃っぽい | IP54 |
| 屋外またはウォータージェット | IP55 |
| 洗浄エリア | IP65 |
| 食品・医薬品洗浄 | IP69K |
| 危険ガス区域（ゾーン1） | Ex d IIB |
6. モータータイプ選定マトリックス
負荷の種類、出力、速度、デューティサイクル、および環境が定義されると、モーターの種類を選択できます。このマトリックスは、最も一般的なアプリケーション要件と、韓国エバーパワー社の適切なモーターシリーズを照合します。
| 要件 | 韓国エバーパワーシリーズ | 主な特徴 |
|---|---|---|
| 標準S1連続運転、クリーンな屋内 | Y2シリーズ | IE3、IP54、0.18～200kW、全4極構成 |
| VFDによる可変速 | YVF2シリーズ | IC416外部ブロワー、クラスH、PTCサーミスタ、0.75～200kW |
| 2つの固定速度が必要（VFDは不要） | YDシリーズ | ダーランダー／別巻線、4/2P～12/6P極の組み合わせ |
| 荷物の保持／位置決め作業 | Y2EJシリーズ | 一体型スプリング式DCブレーキ、停止時間 < 0.1～0.4秒 |
| 危険区域ゾーン1／ゾーン2 | YB2シリーズ | Ex d IIB T4、IP55、0.55～200 kW、IECEx / ATEX認証取得済み |
| IP69K規格準拠の日常洗浄対応（食品・医薬品分野向け） | BXGシリーズ | 316Lステンレス鋼、IP69K、FDAシール、Ra 0.8μm、クラスH |
| 低出力（1kW未満）、アルミフレーム | YSシリーズ | 25W～750W、アルミフレーム、IP44、コンデンサ始動オプション |
各シリーズの製品仕様、モデル表、アプリケーションガイドの詳細は、 三相モーター製品セクション.
7. 効率クラスとライフサイクルコスト
ほとんどの産業用モーターの場合、10年間の稼働期間におけるエネルギーコストは、初期購入価格をはるかに上回ります。600米ドルで購入した22kWモーターは、10年間で全負荷（年間4,800時間）で約480,000kWhを消費します。1kWhあたり0.12米ドルで計算すると、電気料金は57,600米ドルとなり、モーターの購入価格の96倍になります。22kWモーターの効率をIE2（90.9%）からIE3（91.6%）に改善すると、モーター1台あたり年間約410kWh、1kWhあたり0.12米ドルで計算すると10年間で4,100kWh、492米ドルの節約になります。
多数のモーターを保有する施設では、50台から100台のモーターをIE2からIE3にアップグレードすることで、年間運用コストを大幅に削減できます。EU規則2019/1781では、欧州市場における0.75kWから200kWまでのモーターの最低効率クラスとしてIE3が義務付けられており、他の多くの市場でも同様の規制が採用されています。新規モーター購入時にIE3を最低基準として指定することは、規制遵守と健全な運用経済性の両面において重要です。
8. よくある質問
Cxmによる編集
