Microsoft PowerPoint 講演大見公開用確定版v1.pptx

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えのしげい
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1 油圧ポンプ / モータの最新技術動向講師 : 康生 ( 技術事務所代表 ) IFPEX2014 日本フルードパワーシステム学会セミナー目次 1. はじめに 2. 油圧の特徴油圧ポンプ / モータの形式と分類特徴 3. 改良のポイント出密度化効率化低騒化出密度化効率化低騒音化 5. まとめ 1

2 フルードパワーと電動パワー 1. はじめに省エネ機能化対環境性高ハワーレート出密度所点を補完制御性エネルキー変換の容易さコントロールハルフフルードパワー電動パワー各種コントローラ油圧モータ電動化製品油圧ホンフ大型産業機械用システム電油ハイフリット機器電動サーホモータ目次 1. はじめに 2. 油圧の特徴油圧ポンプ / モータの形式と分類特徴 3. 改良のポイント出密度化効率化低騒音化 5. まとめ 2

3 油圧ポンプ / モータの形式と分類 1) 2. 油圧の特徴ラシアル形単程形多程形回転シリンタ固定シリンタシリンタ回転形カム回転形ヒストン形油圧ホンフモータアキシャル形斜軸式ロット駆動式自在継手駆動式斜板式油圧ポンプ / モータの形式と分類 2. 油圧の特徴ラシアル形斜軸形斜板形低速出トルクモータ途によっては減速機が不要トルク変動回転変動等の大きいのが欠点昔は油圧ショヘルにも使用されたが現在は使用されていないヒストンまたはコネクティンクロットがシリンタを駆動高傾角高速回転が可能斜板形にべ効率と評価された時代もあったが現在建機用では斜板形が主流容量制御を斜板の傾角制御でうため制御性が良く軽量でコンハクト載に有利なため建機をはじめ産業分野でも広く使用されている 3

4 目次 1. はじめに 2. 油圧の特徴油圧ポンプ / モータの形式と分類特徴 3. 改良のポイント出密度化効率化低騒化 5. まとめ出密度化効率化低騒化出 - 質量 1.E+04 1.E+03 1.E+02 M 2/3 出 Pw (kw) 1.E+01 1.E+00 1.E-01 1.E-02 1.E-03 M 4/3 ラシアル M 斜軸 M 斜軸 M BR 斜板 M 斜板 P ACモータ 1.E-01 1.E+00 1.E+01 1.E+02 1.E+03 1.E+04 質量 M(kg) 4

5 出密度化効率化低騒化出密度 - 質量 1.E+01 出密度 Pden(kW/Kg) 1.E+00 1.E-01 1.E-02 M 1/3 M -1/3 ラシアル M 斜軸 M 斜軸 M BR 斜板 M 斜板 P ACモータ 1.E-01 1.E+00 1.E+01 1.E+02 1.E+03 1.E+04 質量 M(kg) 出密度化効率化低騒化出密度 P den = P d 2) Q th N W 60,000 P den : 出密度 (kw/kg) P d : 吐出圧 (MPa) Q th : 吐出容量 (cm 3 ) N : 回転数 (min -1 ) W : 質量 (kg) P d ( 吐出圧 ) 高圧化 Q th ( 吐出容量 ) 高傾角化 N ( 回転数 ) 高速化 W ( 質量 ) 軽量化斜板支持台 α dp 軸受メタル Dc シリンダブッシュバルブプレートシリンダブロック相対比 ( 初期開発製品比 ) 容量 / 質量定格圧力比動力 / 質量 (A) (B) (C) 西暦 ( 年 ) 斜板ホンフのシリース開発 (D) 5

出密度化効率化低騒化技術課題対策高圧化高傾角化高速化軽量化摺動部の耐焼付き性向上 ( 材料表改質技術 )

持構造の改良シリーズ (A) シリーズ (B) シリーズ (C)(D) ロータリー部の改良シリーズ (A) シリーズ

容積効率機械効率容積効率 : 損失流量 ( 外部漏れ内部漏れ圧縮損失 ) の低減機械効率 : 損失トルク ( 摺動部摩擦

6 出密度化効率化低騒化技術課題対策高圧化高傾角化高速化軽量化摺動部の耐焼付き性向上 ( 材料表改質技術 ) 部品寸法精度向上 ( 幾何公差表粗度形状 ) ロータリーの油圧ハランス設計球面ハルフフレートによる自吸性能向上斜板持構造の改良シリーズ (A) シリーズ (B) シリーズ (C)(D) ロータリー部の改良シリーズ (A) シリーズ (C)(D) 斜板持構造の改良出密度化効率化低騒音化 2005 年頃より燃費向上省エネ志向が強まるポンプ効率 = 容積効率機械効率容積効率 : 損失流量 ( 外部漏れ内部漏れ圧縮損失 ) の低減機械効率 : 損失トルク ( 摺動部摩擦撹拌抵抗 ) の低減計測技術損失量の詳細計測改良案解析技術損失量の理論的説明実現象の把握検証性能向上解析モテルの構築 6

出密度化効率化低騒音化効率予測ポンプ容量 (q th ) 固定 q th =f (d p,d c ) シリンダの強度他の限界実現可能な d p,d c の範囲ポンプ運転条件 ( 回転数他 )

高速性能にも影響 95 斜板支持台軸受メタル α dp Dc シリンダブッシュバルブプレートシリンダブロックポンプ効率 [%] 95 90 85 80 予測値実測値ホンフ K3V63 (A) K7V63

40 有効差圧 [MPa] 出密度化効率化低騒音化年の課題騒音の計測方法音響ハワーレヘル (SPL) の計測振動計測レーサートッフラー振動計による構造体の振動解析 f=900hz

7 出密度化効率化低騒音化効率予測ポンプ容量 (q th ) 固定 q th =f (d p,d c ) シリンダの強度他の限界実現可能な d p,d c の範囲ポンプ運転条件 ( 回転数他 ) 固定最ポンプ効率 η p の推定 η p =g (d p,d c ) ロータリー構成部品の諸元から効率予測が可能斜板形ポンプの最効率 :90% 以上損失トルクと損失流量は相互に影響モータでは高速性能にも影響 95 斜板支持台軸受メタル α dp Dc シリンダブッシュバルブプレートシリンダブロックポンプ効率 [%] 予測値実測値ホンフ K3V63 (A) K7V63 (B) K3V112 (C) K5V140 (D) K7VG265 (E) ホンフ効率 η ポンプ効率 [%] 現在年 2010 年現行 2005 年有効差圧 [MPa] 出密度化効率化低騒音化年の課題騒音の計測方法音響ハワーレヘル (SPL) の計測振動計測レーサートッフラー振動計による構造体の振動解析 f=900hz ポンプ周辺の音場 P P マイク計測点 20 ヶ所 1.2m SPL の計測 (JIS Z 8732 に準拠 ) 昇降圧シミュレーション構造体ロータリーの振動解析レーサートッフラー振動計 3) 振動解析剛性解析 7

8 目次 1. はじめに 2. 油圧の特徴油圧ポンプ / モータの形式と分類特徴 3. 改良のポイント出密度化効率化低騒音化 5. まとめ小型化速化容量化出 - 質量 1.E+04 1.E+03 斜板形高速モータ斜板形大型ホンフ出 Pw (kw) 1.E+02 1.E+01 1.E+00 1.E-01 1.E-02 1.E-03 M 2/3 M 4/3 斜板形小型ホンフラシアル形超大型モータラシアルラシアル MM ラシアル P/Mnew 斜軸斜軸 M M 斜軸斜軸 M M BR BR 斜板斜板 M M 斜板 M new 斜板斜板 P P 斜板 P new AC AC モータモータ斜板 P マイクロ 1.E-01 1.E+00 1.E+01 1.E+02 1.E+03 1.E+04 質量 M(kg) 8

9 小型化速化容量化斜板形小型ホンフ従来から型領域での油圧ホンフ / モータ開発への期待があった下図小型ホンフシリースが 2006 年上市された 4) 球面 V/Pを採用 5) 質量 (kg) 2.3, 1.9, 0.96, 0.43, 0.27 TFH-040 (0.4cm 3 ) 小型化速化容量化斜板形小型ホンフ介護機器医療機器ロボット産業両分野などへの適用が期待される仕様上高速側回転数には余裕あり出 Pw (kw) 1.E+04 1.E+03 M 2/3 1.E+02 1.E+01 1.E+00 ラシアル M ラシアル P/Mnew 1.E-01 M 4/3 斜軸 M 斜軸 M BR 斜板 M 斜板 M new 斜板形小型ホンフ斜板 P 斜板 P new 1.E-02 AC モータ斜板 P マイクロ 1.E-03 1.E-01 1.E+00 1.E+01 1.E+02 1.E+03 1.E+04 質量 M(kg) 小型アキシャルホンフユニット 8) 小型 HMA としての適用 9

小型化高速化容量化 4. 最新技術動向斜板形高速モータ 8) 従来高速回転が必要な用途には斜軸形モータの使用が一般的産量で優位にある斜板形ロータリーを用いた高速モータが開発されている高速仕様への対策新設計ロータリーによるシリンタ姿勢の安定化放熱に配慮した設計斜板形高速モータの仕様小型化高速化容量化 4.

10 小型化高速化容量化 4. 最新技術動向斜板形高速モータ 8) 従来高速回転が必要な用途には斜軸形モータの使用が一般的産量で優位にある斜板形ロータリーを用いた高速モータが開発されている高速仕様への対策新設計ロータリーによるシリンタ姿勢の安定化放熱に配慮した設計斜板形高速モータの仕様小型化高速化容量化 4. 最新技術動向大型鍛造プレス / 産業機械用大型斜板ポンプ従来大型産業機械向けには斜軸形ポンプが使用されてきた最新の設計技術を駆使し大型設備の過酷な使用条件下でも寿命とい信頼性を持つ型斜板ポンプが開発された大型斜板ポンプ 6) タンデム化や両傾転での使用も可能で適用範囲の拡大が期待される主要仕様容量 : 500cm 3 定格圧 : 45MPa 最圧 : 50MPa 定格回転数 : 1200min -1 10

11 小型化高速化容量化 4. 最新技術動向風発電設備超大型ラジアル形 P/M 増速機と発電機昇圧トランスを用いる増速機方式が一般的大型化のネックとなっていた増速機やインバータを使用しない油圧ドライブ方式の開発が進中 (DDT) 風車とナセル 7) DDT: テシタル可変容量制御動力伝達機構小型化高速化容量化 4. 最新技術動向風発電設備超大型ラジアル形 P/M NEDO 三菱重が 7MW 級の風を開発中超大型ラシアルホンフ / モータから成るシステム (Digital Displacement P/M) 油圧ポンプ (DDP) 7) DDT: テシタル可変容量制御動力伝達機構油圧モータ (DDM) 11

12 目次 1. はじめに 2. 油圧の特徴油圧ポンプ / モータの形式と分類特徴 3. 改良のポイント出密度化効率化低騒音化 5. まとめまとめ油圧ポンプ / モータの形式分類と特徴その改良の要点を述べた各形式の油圧ポンプ / モータは用途別に使い分けられているが今量的には斜板形が主流となっている油圧技術は歴史も古く枯れた技術ではあるが変化する社会ニーズに応えるべく新発想による新製品も生まれつつある度な計測技術と解析技術を駆使し油圧技術の本質を掘り下げ他技術とのハイブリッド化をえば更にきな付加価値の創造が期待できる 12

13 参考文献 1)JFPA: 実用油圧ホケットフック 2) 康, 建設機械油圧ホンフの出密度化, 油圧技,Vol.47,No.7, (2008) 3) 正貴他, 建機用油圧ホンフ K7V シリースの開発, 川崎重工技報,168 号, 2009 年 2 月 4) 田中豊, フルートハワー機器の小形, 効率, 省エネ, 環境に関する動向, フルートハワーシステム,39 巻,5 号,(2008) 5) 曽博, 超小形ホンフモータ, 油空圧技術,Vol.50,No.12 6) 桑野博明, 超大型鍛造フレス油圧システムの概要,JFPS ウインターセミナー,2014 年 2 月 7)NEDO 資料, 洋上風発電技術研究開発に係る NEDO の取り組み, 2013 年 1 月 8) 三菱重業 ( 株 )HP,( 株 ) タカコ HP, 川崎重工業 ( 株 )HP 等 END ご静聴ありがとうございました 13

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ACモーター入門編サンプルテキスト技術セミナーテキスト AC モーター入門編目次 1 AC モーターの位置付けと特徴 2 1-1 AC モーターの位置付け 1-2 AC モーターの特徴 2 AC モーターの基礎 6 2-1 構造 2-2 動作原理 2-3 特性と仕様の見方 2-4 ギヤヘッドの役割 2-5 ギヤヘッドの仕様 2-6 ギヤヘッドの種類 2-7 代表的な AC モーター 3 温度上昇と寿命 32 3-1 温度上昇の考え方

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