エレベーターモーターの役割とその選択が重要な理由

エレベータ モータはあらゆるリフト システムの心臓部であり、電気エネルギーを、エレベータかご、乗客、釣合おもりを昇降路上で上下に移動させるために必要な機械的トルクに変換する機械です。加速の滑らかさ、平準化の精度、停止時の快適さ、騒音レベルなど、乗客が気づくすべての乗り心地パラメータは、エレベーター駆動モーターとそれに関連する制御システムの性能によって直接決定されます。モーターの仕様が不適切であるか磨耗していると、ぎくしゃくした始動、不正確なフロアレベリング、および機械ノイズが発生し、設置に対するユーザーの信頼が損なわれ、ロープ、ガイド、およびブレーキコンポーネントの摩耗が促進されます。

建物の所有者、施設管理者、エレベーター技術者にとって、モーターの選択決定は、初期設置コストをはるかに超える影響を及ぼします。エレベーターのホイスト モーターは、一般的な中層ビルのエレベーター システムにおいて唯一最大の電気エネルギーの消費者であり、モーター技術間のエネルギー効率の違いにより、複数のエレベーターを設置した場合の運用コストが年間数千ドルに達する可能性があります。モーターのタイプは、機械室の要件、またはそもそも機械室が必要かどうか、メンテナンスの間隔、建物の構造に伝わる騒音と振動のレベル、駆動技術の進化に伴う将来の近代化の容易さなども決定します。

エレベーター業界は過去 30 年にわたって大幅な技術移行を経験し、主にギア付き誘導モーター ドライブから、可変周波数ドライブ (VFD) を備えたギアレス永久磁石同期モーター (PMSM) システムに移行しました。利用可能なエレベータ モーター テクノロジーの全範囲 (動作原理、性能特性、長所、限界) を理解することは、新規設置、近代化プロジェクト、メンテナンス戦略について十分な情報に基づいた意思決定を行うために不可欠です。

ギア付きエレベーター モーターとギアレス エレベーター モーター: 基本的な分割

最も基本的な分類は、 エレベーターモーター このテクノロジーは、駆動システムをギア付き構成とギアレス構成に分割します。この区別は、機械室のサイズ、騒音レベル、エネルギー消費、ロープ シーブ速度、メンテナンス要件など、設置のほぼすべての側面に影響します。

ギア付きエレベーター駆動システム

ギア付きエレベーターでは、モーター シャフトがウォーム ギアまたはヘリカル ギア減速ユニットを駆動し、モーターの高速回転速度 (標準的な誘導モーターの場合は通常 900 ～ 1,500 RPM) を、適切なロープ速度で巻上ロープを駆動するために必要な低速シーブ速度 (通常 30 ～ 100 RPM) まで減速します。歯車減速比は通常、ウォーム ギヤ マシンの場合は 15:1 ～ 40:1、ヘリカル ギヤ ユニットの場合は 5:1 ～ 12:1 です。この構成により、比較的小型の標準速度の誘導電動機が、ギア比による機械的利点によってロープ シーブで十分なトルクを発生させることができます。ギア付きエレベーター モーターは、主に AC または DC 誘導モーターで、小型住宅用エレベーター用の 5 kW から中層商業用エレベーター用の 75 kW まで、ロープ速度は最大 2.5 m/s です。ギア付きドライブの主な利点は、初期コストが低いこと、広く入手可能な標準モーター部品を使用できること、古い AC 2 速設備で特殊なインバータ ドライブを必要とせずに建物の標準三相電源と互換性があることです。

ギア付き機械の欠点は重大であり、この技術が新規設置で減少している理由を説明しています。ウォーム ギア ユニットでは 30 ～ 50% の機械損失が発生します (ウォーム ギアは本質的に非効率です)。これは、同じかご移動動力を供給するには、ギア付きエレベータ モーターがギアなしのモーターよりもかなり大きくなければならないことを意味します。ギヤ オイルは監視と定期的な交換 (通常は 3 ～ 5 年ごと) が必要です。また、ウォーム ギヤの摩耗面は熱と騒音を発生し、ギヤの噛み合いが劣化するにつれて時間の経過とともに増加します。ギア付き機械のロープ速度も制限されており、ほとんどが 2.5 m/s を超えると経済的ではありません。通常、ギアボックス、モーター、制御キャビネット用にエレベーター シャフトの上に専用の機械室が必要です。

ギアレスエレベーターモーター

ギアレス エレベータ ドライブでは、モーター シャフトがロープ シーブに直接結合されており、中間ギアボックスはありません。したがって、モーターはシーブが要求する正確な低速 (通常 30 ～ 100 RPM) で動作し、シャフトに直接非常に高いトルクを発生させる必要があります。このダイレクト ドライブ構成により、ギア関連の機械損失、騒音、メンテナンスがすべて排除され、最新のギアレス エレベーター モーターが、ギア付きの同等品の 45 ～ 60% と比較して、システム全体の効率が 75 ～ 90% に達する理由となっています。ギアレス機械は、中層および高層のアプリケーションで 1.0 m/s を超えるロープ速度に使用されており、現在ではコンパクトなモーター パッケージが昇降路またはシャフト壁に直接設置され、機械室が完全に不要になっている機械室レス (MRL) 低層および中層エレベーターにも広く導入されています。ギアレス設計には、専用の低速、高トルク モーター (通常は永久磁石同期機) または特別に設計された低速誘導モーターが必要です。標準カタログ モーターは間違った速度で回転するため、ギアボックスなしでは使用できません。

エレベーターモーターの種類：詳しい内訳

ギア付きおよびギアレスのカテゴリ内では、いくつかの異なるモーター技術がエレベーター用途に使用されており、それぞれが特定の性能特性、効率プロファイル、および用途への適合性を備えています。

永久磁石同期モーター (PMSM) — 現代の標準

永久磁石同期モーターは、世界中の新しいエレベーター設備の主要な技術となっており、MRL および機械室のギアレス エレベーター ドライブの大部分で使用されています。 PMSM では、ローターに永久磁石 (通常はネオジム鉄ボロン、NdFeB) が搭載されており、ローター巻線電流を必要とせずに一定の磁場を生成するため、ローターの銅損が排除され、効率が劇的に向上します。ステータには、専用のエレベータ駆動インバータ (VFD) から可変周波数、可変電圧の AC 電力が供給され、エンコーダ フィードバックを使用してロータの速度と位置を正確に制御します。 PMSM エレベーター モーターは、定格負荷で 92 ～ 96% のエネルギー効率を達成します。これは、他の誘導モーターよりも大幅に高くなります。これらは、トルク出力の割にコンパクトで軽量 (同等の誘導モーターよりも出力密度が 2 ～ 4 倍高い)、静かに動作し、非常に正確な速度と位置制御を可能にして、スムーズな開始、停止、±1 ～ 2 mm 以内の正確なフロアレベリングを実現します。 PMSM エレベーター モーターの主な制限は、希土類磁石に依存しているため、コストが増加し、サプライ チェーンの考慮事項が発生することと、互換性のあるインバーター ドライブが必要であることです。VFD なしでは電源から直接動作させることができません。

可変周波数ドライブ (VFD) を備えた AC 誘導モーター

可変周波数ドライブによって制御される三相 AC 誘導モーターは、ギア付きエレベーター用途における古い固定速度誘導モーター ドライブに代わる最新のアップグレードされた代替手段であり、一部のギアレス構成でも使用されます。 VFD は、モーターに供給される周波数と電圧を調整して速度を継続的に制御するため、エネルギーを浪費するレオスタティック システムや、古い設備で使用されていたモーター ジェネレーターの速度制御システムを使用せずに、スムーズな加速プロファイルと正確な速度制御が可能になります。 VFD を備えた AC 誘導エレベーター モーターは、ギア付き設置では 65 ～ 80%、最適化されたギアレス構成では最大 85% のシステム合計効率を達成します。これは、置き換えられた 2 速 AC または Ward-Leonard DC システムよりも大幅に優れています。 PMSM と比較した主な利点は、モータのコストが低いこと、希土類磁石に依存しないこと、標準的なモータ フレームと巻線構成が複数のメーカーから入手可能であるため、PMSM の特殊な磁石サプライ チェーンを必要とせずに既存の設備をより簡単に改造できることです。

DC エレベーター モーター (ウォード レナードおよびサイリスタ制御)

ワード レナード モーター ジェネレーター セット、またはその後はサイリスター (SCR) 整流器ドライブによって制御される DC モーターは、1930 年代から 1990 年代にかけて高性能エレベーター設備の主流を占めていました。 DC シリーズまたは複巻エレベーター モーターは、AC VFD テクノロジーがその性能に匹敵するほど十分に成熟する前に、高速高層リフトに必要な優れた低速トルク、スムーズな速度制御、およびダイナミック ブレーキ特性を提供していました。多くの古い高層および高級商業用エレベーター設備では、1970 年代から 1990 年代に設置された DC 駆動システムが依然として使用されており、信頼性の高い動作を続けています。 DC エレベーター モーターは、AC VFD および PMSM システムが低コスト、高効率、および大幅に少ないメンテナンス要件でその性能と同等かそれを上回っているため、新規設置には指定されなくなりました (DC モーターは定期的なブラシと整流子のメンテナンスが必要ですが、AC モーターでは完全に不要です)。 DC エレベーター モーターの設置ベースは、エネルギーの節約とメンテナンスの軽減を求める建物所有者にとって、大きな近代化の機会となります。

リニア誘導モーター (LIM) エレベーター ドライブ

リニア誘導モータエレベータシステムは、ロープとシーブを完全に排除し、昇降路に取り付けられた平らなステータとエレベータかごに取り付けられたリアクションレールを使用して、回転部品を使用せずに直接直線推力を生成します。 LIM エレベーターは特定の用途 (特にいくつかの展望塔、遊園地の乗り物、実験用垂直輸送システム) で使用されており、ロープや釣合おもりがないため昇降路構造が簡素化されています。しかし、LIM エレベータは、ロープ牽引システムと比較して効率が低いこと、および昇降路内の電力バス設置が複雑であるため、標準的な建物エレベータ用途では広く商業的に採用されていません。これらは依然として、特定のアーキテクチャのコンテキストにおいて特定の利点を備えたニッチなテクノロジです。

油圧エレベーター電源ユニット

油圧エレベータは、電気モータを使用して油圧ポンプを駆動し、流体を加圧してピストンを伸縮させ、エレベータかごを動かします。油圧エレベーターの電源ユニットのモーターは通常、定速 (50 Hz で 1,450 または 1,500 RPM) で動作する三相 AC 誘導モーターで、固定または可変容量の油圧ポンプを駆動します。モーターのサイズは、小型家庭用リフト用の 5 kW から大型商用油圧エレベーター用の 45 kW まで多岐にわたります。油圧エレベーターの駆動は、低層階 (通常は 2 ～ 6 階)、低速 (最大 0.63 m/s) に制限されており、トラクション エレベーター システムに比べてエネルギー効率が非常に悪いです。モーターは下降中もフルスピードで動作し、エネルギーは回収されずに油圧作動油内の熱として放散されます。電子制御されたポンプ容量を備えた最新の可変速油圧パワーユニットは、古い固定速度システムに比べて効率と乗り心地が向上していますが、油圧エレベータは依然としてトラクション代替品に比べて効率が根本的に低く、リフトの下に機械室を配置することが建築上有利な特定の低層用途を除いて、新規設置は減少しています。

エレベーターホイストモーターの主な技術仕様

エレベーター モーターを指定または評価する場合、一連の主要な技術パラメータによって特定の用途への適合性が決まります。これらの仕様を理解することは、製品間を正確に比較し、選択したモーターがアプリケーションの要求と規制要件の両方を確実に満たすために不可欠です。

マシンルームレス (MRL) エレベーター モーター: コンパクトな設計が業界をどう変えたか

1990 年代半ばのマシンルームレス エレベータ技術の導入は、コンパクトで高トルクのギヤレス PMSM エレベータ モータの開発によって可能となり、エレベータの設置慣行と建物の設計を根本的に変えました。 MRL システムが導入される前は、すべての牽引エレベーターの設置には、通常はエレベーター シャフトの真上に位置し、牽引機械、制御パネル、ガバナを備えた専用の機械室が必要でした。この機械室は貴重な敷地 (通常、エレベーター 1 台あたり 10 ～ 20 平方メートル) を占め、モーターと機械の重量を支えることができる構造的サポートが必要で、建物の最上階には天井高の制限が課せられていました。

MRL エレベーター モーターは、別個の機械室を必要とせず、昇降路自体 (最上部踊り場にあるシャフトの側壁、シャフト天井の下側、または浅い頭上構造) に設置できるように特別に設計されています。これが可能となったのは、最新の PMSM ギアレス モーターが非常に平らなディスクまたはパンケーキ プロファイル (15 ～ 20 kW の機械であっても軸長が 300 ～ 400 mm 未満であることが多い) を備えており、動作速度が低い (30 ～ 80 RPM) ため、従来の機械に大型で重量のあるギアボックスが必要ないためです。モーターと制御システムはコンパクトなユニットに統合されており、ほとんどの場合、特殊なクレーン機器を使用せずに標準的なエレベーター整備士によって設置できます。

MRL エレベーター設置の利点は大きく、機械室の排除によりエレベーター 1 台あたりの正味使用可能床面積が 10 ～ 20 平方メートル節約され (都市部の商業ビルや住宅ビルでは非常に価値があります)、クレーン ビーム耐荷重を備えた機械室床の必要性がなくなることで構造コストが削減され、VFD ドライブとエネルギー回生を備えたコンパクトなモーター パッケージにより、近代化プロジェクトで置き換えられる古いギア付き AC またはウォード レナード DC システムと比較してエネルギー消費を 40 ～ 70% 削減できます。現在、コンパクトなギアレス PMSM モーターを搭載した MRL エレベーターは、高さ約 10 ～ 15 階までの建物に設置される新しいエレベーターの大部分を占めており、モーターの出力密度が向上し続けるにつれて、その技術はより高層の建物に対応するために徐々に拡張されています。

エレベーターモーターシステムのエネルギー効率と回生ドライブ

エレベーターのモーターは高層ビルの中で最も大きな電気負荷の 1 つであり、建物のエネルギー基準が厳しくなり、商用電力のコストが上昇するにつれて、エレベーター システムのエネルギー消費に対する注目が高まっています。さまざまなエレベーターのモーターと駆動構成のエネルギー性能を理解することは、建物の所有者が新しい設置や近代化への投資について情報に基づいた意思決定を行うのに役立ちます。

エレベーターのモーターがエネルギーを消費および回収する仕組み

エレベーターのモーターは、かごの進行方向、かごと乗客の相対重量と釣り合いおもりの相対重量に応じて、ある動作段階ではモーターとして機能し、他の動作段階では発電機として機能します。エレベータが重い側の方向に移動するとき（たとえば、荷物を積んだかごが上昇するとき、または空のかごが下降するとき）、駆動モータは電力網からの電力を消費します。エレベーターが重い側に向かって移動するとき (空のかごが重い釣り合いおもりに向かって上昇するか、荷物を積んだかごが下降するとき)、モーターは基本的に負荷によって駆動され、発電機として機能し、電力を生成します。従来の非回生駆動では、この生成されたエネルギーは制動抵抗器で熱として放散されます。回生ドライブ (アクティブ フロントエンドまたはエネルギー回生ドライブとも呼ばれる) では、この生成されたエネルギーは、他の負荷で使用するために建物の配電システムにフィードバックされます。このプロセスは、回生ブレーキまたはエネルギー回生と呼ばれます。

回生エレベーター駆動によるエネルギー節約

高効率 PMSM モーターと組み合わせた回生エレベーター ドライブは、エレベーターのエネルギー性能における最先端の技術を表しています。回生ブレーキ段階で回収されるエネルギーは、一般的なデューティ サイクルでのモーター入力総エネルギーの 20 ～ 35% に相当しますが、熱として無駄にされるのではなく、建物のグリッドに戻されます。古いギヤード誘導モーター (システム全体の 45 ～ 60%) と比較して、PMSM モーターのより高いベースライン効率 (92 ～ 96%) と組み合わせると、PMSM 回生ドライブを完全に改造すると、古い油圧システムまたはギヤード AC 2 速システムを備えた建物でエレベーターのエネルギー消費を 60 ～ 75% 削減できます。 2 ～ 4 台のエレベーターを備えた一般的な中層ビルの場合、これはエレベーター 1 台あたり 10,000 ～ 30,000 kWh の年間電力節約に相当し、現在の商用電気料金で大幅な運用コストの削減を意味します。 ISO 25745 (グローバル) や VDI 4707 (ISO 25745 に影響を与えたドイツの規格) などのエレベーターのエネルギー消費試験規格は、製品や設置タイプ全体でエレベーターのエネルギー消費を測定および比較するための標準化されたフレームワークを提供します。

スタンバイおよびアイドルモードの消費電力

エレベーターのモーターのエネルギー消費で見落とされがちな側面は待機電力です。これは、エレベーターがアイドル状態 (走行していないとき) にエレベーター制御システム、照明、換気、および駆動電子機器によって消費される電力です。多くの商業ビルでは、実際にエレベーターは 1 日 24 時間のうち 60 ～ 80% の間アイドル状態にあります。これは、待機電力がエレベーターの総エネルギー消費量のかなりの部分を占める可能性があることを意味します。スリープ モード、LED かご照明、デマンド制御換気、および低電力待機 VFD モードを備えた最新のエレベーター制御システムは、待機電力消費量をエレベーター 1 台あたり 200 ～ 600 W に比べて 50 ～ 100 W まで削減できます。この差は、エレベーターの動作寿命にわたって有意に蓄積されます。

エレベーターモーターの選択: アプリケーションに合わせたドライブの選択

特定の建物用途に適切なエレベータ モーターを選択するには、いくつかの相互依存パラメータを評価する体系的なアプローチが必要です。これを設計段階で適切に行うことで、過小仕様（不十分な性能、過熱、早期摩耗）と過大仕様（資本コストの無駄、部品負荷効率の低下）の両方を防止できます。

必要なモーター出力の計算

必要なエレベータ モーターの最小出力は、基本方程式 P = (Q × g × v) / (η_system × 1000) から計算できます。ここで、Q は正味負荷 (定格かご荷重からカウンタウェイトの不均衡を引いた kg 単位)、g は重力加速度 (9.81 m/s²)、v は定格かご速度 (m/s)、η_system はモーター、駆動インバーター、シーブ/ロープの摩擦損失を含む駆動システムの総効率です。カウンタウェイトは通常、空の車両重量に定格荷重の 40 ～ 50% を加えた値に設定されます。つまり、モーターは全積載重量を持ち上げるのではなく、車両と荷重とカウンタウェイトの間の不均衡を調整するだけで十分です。定格荷重 1,000 kg のエレベーターが 1.6 m/s、カウンタウェイトの不均衡が 40%、システム全体の効率が 85% の場合、必要なモーター出力はおよそ (400 × 9.81 × 1.6) / (0.85 × 1000) ≈ 7.4 kW です。次に、加速、緊急動作、および熱予備のための 30 ～ 35% の電力マージンを備えた標準カタログ サイズを提供する 10 ～ 11 kW のモーターが選択されます。

速度カテゴリとアプリケーションの種類

車の速度仕様は、どのモーター技術が適切かを決定する上で最も重要なパラメータです。一般的なガイドラインとして、速度が 0.63 m/s までの場合 (低層住宅および商業用エレベーター)、油圧ドライブまたは VFD を備えた小型ギア付き誘導モーターが一般的です。 0.63 ～ 2.5 m/s (中層商業および住宅) では、ギアレス PMSM MRL システムが市場を支配しています。 2.5 ～ 10 m/s (高層商業ビルおよび複合用途ビル) の場合、従来の機械室またはペントハウスの機械室にある大型のギアレス PMSM 機械が標準です。 10 m/s を超える (超高層ビル) 場合は、専門メーカー (Otis、KONE、Schindler、Mitsubishi) の専用設計の高速ギアレス機械が必要で、多くの場合、カスタム ロープ構成、耐震機能、アクティブ騒音減衰システムが装備されています。

交通量とデューティサイクルの要件

エレベータ駆動モータの熱サイジングは、予想される交通量、つまりエレベータが 1 時間あたりに起動する頻度とオン/オフのデューティ サイクル パターンを考慮する必要があります。 1 時間あたり 15 ～ 30 回起動する住宅用エレベーターには、朝のピーク時に 1 時間あたり 120 ～ 180 回起動するオフィスビルの交通量の多い商業用エレベーターよりも、熱質量が大幅に小さいモーターが必要です。 IEC 60034-1 のデューティ サイクル分類、S3 (断続的周期的デューティ)、S4 (始動を伴う断続的周期的デューティ)、および S5 (始動および電気ブレーキを伴う断続的周期的デューティ) は、エレベータ モータの熱要件を指定するための標準フレームワークです。熱クラスのサイズが小さいことは、交通量の多い設備でエレベーター モーターの巻線が早期に故障する最も一般的な原因の 1 つです。

エレベーターモーターと統合された安全システム

エレベーター モーターは単独で動作するのではなく、乗客の安全を常に確保するためにその動作を監視、制御、制限する一連の必須安全システムと統合されています。これらの安全インターフェイスを理解することは、メンテナンス担当者と最新化エンジニアの両方にとって不可欠です。

• 電気機械式ブレーキ: すべてのトラクション エレベータ モーターには、バネが適用された電気的に解放される電磁ブレーキが装備されており、着陸時または停電、安全回路の中断、障害状態の結果として電源が遮断されると、自動的に作動します。ブレーキは、満載の車両をあらゆる傾斜地でクリープすることなく静止状態に保持する必要があり、ガバナおよび安全装置システムと連動して速度超過の車両を停止できなければなりません。 EN 81-20 (欧州規格) および ASME A17.1 (北米規格) は最小ブレーキ保持トルクを指定しており、新規設置には冗長ブレーキ回路が必要です。ブレーキ状態の監視 (ブレーキ解除電流、解除時間、ディスク摩耗の測定) は、予知保全ツールとして最新のドライブ コントローラーにますます統合されています。
• 速度ガバナーとエンコーダーの監視: エレベータ モータ エンコーダは、駆動コントローラに継続的な速度フィードバックを提供し、走行中に実際の速度と許容速度プロファイルを比較します。車の過速度しきい値 (通常は定格速度の 115 ～ 125%) を超えると、ドライブ コントローラーは緊急停止シーケンスを開始します。ガバナ ロープを介してかごに接続された機械式遠心ガバナは、かごの安全装置 (プログレッシブまたは瞬間式) を作動させてガイド レールをクランプし、モータや駆動システムから独立してかごを制御停止させる二次的な独立した過速度検出システムを提供します。
• 安全トルクオフ (STO) および安全ドライブ機能: 最新のエレベーター VFD ドライブには、IEC 61800-5-2 の安全ドライブ機能が組み込まれており、最も重要な安全トルク オフ (STO) は、ドライブ全体のスイッチをオフにすることなく、モーター巻線からトルク生成電圧を除去します。これにより、ドライブが監視された安全な状態にある間に、緊急停止後に予期せずモーターが再起動する危険が排除されます。安全停止 1 (SS1) や安全速度監視 (SMS) などのより高度な安全機能は、EN 81-20 による新規設置の要件がますます高まっており、外部安全リレーを必要とせずにドライブの安全プロセッサに実装されています。
• 熱保護: エレベーター モーターには、固定子巻線に埋め込まれたサーミスター (PTC センサー) または PT100 抵抗温度センサーが装備されており、巻線温度を継続的に監視し、温度制限に近づいた場合には負荷を軽減するか停止するようにドライブ コントローラーに信号を送ります。この保護により、持続的な過負荷による絶縁損傷が防止されます。たとえば、夏の熱波の交通量の多い日、エアコンのない機械室でモーターが動作するなどです。最新の PMSM エレベーター モーターの中には、高温での減磁を防ぐために磁石の温度を監視するものもあります。
• 車の意図しない動き (UCM) からの保護: EN 81-20 では、かごの予期せぬ動きに対する保護要件が導入されました。これは、ドアが開いた状態でエレベータかごが乗り場から離れる動きを検出し、所定の時間と距離の制限内で停止装置を作動させるシステムです。 UCM 保護は、位置監視用のモーター エンコーダとドライブ システムのハードウェア インターロックを組み合わせて実装されており、ドア開信号時の牽引力の発生を防ぎ、バックアップとして独立した機械的停止装置を備えています。

エレベーターモーターのメンテナンス: 何をどのくらいの頻度で点検するか

エレベーターのトラクション モーターの適切な予防メンテナンスは、安全な運転、法的遵守、および最新の PMSM 機械のモーターの設計耐用年数 25 ～ 40 年を達成するために不可欠です。メンテナンスのスケジュールと検査の内容は、モーターのタイプ、交通量、および地域のエレベーター規制の要件によって異なります (通常、所有者の内部メンテナンス プログラムに関係なく、認定リフト エンジニアによる定期検査が義務付けられています)。

月次および四半期ごとの定期点検

ギアレス PMSM エレベーター モーターの毎月の検査には、モーター動作中の異常なノイズ (ベアリングのゴロゴロ音、ブレーキのガタガタ音、または共振振動) を聞くこと、モーターとブレーキ アセンブリに油や水分の浸入の兆候がないことを確認すること、最後の検査以降にモーターの温度表示またはコントローラーのログに熱イベントがないか確認することが含まれます。四半期ごとの検査には、モーター接続箱のすべての電気ケーブル終端の締まり具合と過熱の兆候 (変色、絶縁亀裂) の目視検査、隙間ゲージを使用したメーカーの仕様に対するブレーキ ギャップ設定の確認、ロープ直径の減少、ワイヤの断線、または滑車の摩耗を増加させる可能性のある潤滑剤の汚染がないか滑車での手動ロープ検査が含まれます。

年次メンテナンスタスク

ギアレス エレベーター モーターの年次メンテナンスには、500 V または 1,000 V メガオーム計を使用したモーター巻線の絶縁抵抗テストが含まれている必要があります。最小許容絶縁抵抗は定格電圧 1 kV あたり 1 MΩ であり、10 MΩ 未満の値の場合は、さらなる調査と傾向を保証する必要があります。ベアリングの状態は、振動測定 (モーターエンドシールドでポータブル振動アナライザーを使用) によって評価し、試運転時または最後のベアリング交換時に取得したベースラインの測定値と比較する必要があります。ベアリングの潤滑 - メーカーの仕様に従ってモーター ベアリングにグリースを塗布する (通常、2,000 ～ 4,000 動作時間ごとに 15 ～ 25 g のリチウム錯体グリースを塗布)、または寿命まで密閉されたベアリングの状態を確認する - を実行する必要があります。ギア付き機械の年次検査には、金属粒子分析のためのギア オイルのサンプリング (故障前にギアの磨耗を検出するためのフェログラフィック テスト)、仕様に対するウォーム ギアのバックラッシュの測定、およびギア ハウジングのシール状態の検査が含まれます。

エレベーターモーターの交換が必要な兆候

エレベータのトラクション モーターが耐用年数に達し、修理ではなく交換する必要があることを示す主な指標には、巻き戻しや処理にもかかわらず絶縁抵抗が一貫して 1 MΩ を下回っている (不可逆的な湿気による損傷または絶縁破壊を示している)、ハウジングを交換しないと修正できないベアリング ハウジングのボアの磨耗、モーター トルク定数の損失によって示され、無負荷逆起電力試験で確認されている PMSM ロータの磁石の減磁、メーカーの摩耗限界を超えたシーブ溝の摩耗 (シーブの交換が必要である) が含まれます。多くの場合、機械全体の交換が経済的になります）、またはメーカーによってサポートされなくなり、スペアパーツが入手できない制御システム。多くの場合、特に最新の PMSM ドライブによるエネルギー節約を考慮すると、古いマシンを修理して制御システムを個別に更新するよりも、モータ、ドライブ、および制御システムをパッケージとして交換する完全なマシンの最新化の方が、15 ～ 20 年の期間で経済的です。

主要なエレベーターモーター技術を並べて比較

この比較表は、エレベーター モーターのオプションを評価するエンジニア、建物の所有者、調達チーム向けに、現在使用されている主要なモーター テクノロジー全体にわたる主要な差別化要因をまとめたものです。

エレベーター モーターの最新化: いつアップグレードするか、何を期待するか

既存の設備を維持し続けるのではなく、エレベーターの駆動モーター システムを最新化するという決定は、メンテナンス コストの増加、乗り心地の低下、現在の建築確認要件を満たしていないエネルギー性能、スペアパーツの陳腐化、コンプライアンスのアップグレードを必要とする安全基準の変更などの要因の組み合わせによって推進されています。近代化オプションとその予想される結果を理解することは、建物所有者が十分な情報に基づいて投資決定を下すのに役立ちます。

• ドライブのみの最新化 (制御およびインバーターの交換): 既存のモーターと機械を維持しながらエレベーター コントローラーとドライブ インバーターを交換することは、最も中断が少なく、コストが最も低い最新化オプションであり、モーターと機械の機械的には正常であるが、制御システムが旧式であるか信頼性が低い場合に適しています。このアプローチにより、乗り心地が大幅に改善され (2 速コンタクター制御をスムーズな VFD 加速プロファイルに置き換えることにより)、エネルギー消費を 15 ～ 25% 削減できる可能性がありますが、既存のモーターが低効率のギア付き誘導タイプの場合、効率の向上は限られます。
• マシンとドライブ全体の最新化: 駆動および制御システムとともに牽引機械 (モーター、ブレーキ、シーブ) 全体を交換することで、最大限のパフォーマンス、効率、信頼性の向上が実現します。機械室を備えた既存のギア付き誘導モーターの設置の場合、PMSM 機械と回生ドライブに置き換えることで、通常 50 ～ 70% のエネルギー削減が達成され、ギア オイルのメンテナンスが不要になり、騒音が低減され、耐用年数が 25 年間延長されます。このオプションのコストは、機械のサイズやアクセスの難易度によって大きく異なりますが、交通量が多い商業ビルの場合、通常は 5 ～ 8 年以内にエネルギー節約で回収できます。
• 機械室レス変換: 一部の近代化プロジェクトでは、新しいコンパクトな PMSM 機械を昇降路に再配置することで、既存の機械室設備を MRL 構成に変換し、以前の機械室を賃貸可能な床スペースとして再利用できます。この転換は建築的に重要であり、近代化投資の経済的利益を大幅に加速するレンタル収入を生み出すことができますが、ガイド レール構造が新しい機械の取り付け荷重に耐えられるかどうかを確認するために、慎重な構造および昇降路の評価が必要です。
• 油圧からトラクションへの変換: 既存の油圧エレベーターをギアレス PMSM モーターを備えたトラクション (ロープ駆動) システムに変換することは、油圧ドライブのエネルギー効率 (システム効率は通常 25 ～ 40%) と作動油とシリンダーの環境負荷の両方に対処する、より広範な近代化です。トラクション変換により、油圧シリンダーと流体が不要になり、走行速度能力が向上し、エネルギー消費が 50 ～ 70% 削減されます。このプロジェクトには、新しい天井機械、牽引荷重に対応したガイド レール、新しいかごフレームとつり合いおもりの設置、油圧システムの完全な取り外しと流体の廃棄が含まれます。これは、建物の残存寿命が長く、交通量が多いエレベーターでは通常正当化される多額のプロジェクト費用です。