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油膜内部の放電可視化技術を用いた軸受電食の原理解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K06058
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 設計工学・機械機能要素・トライボロジー
研究機関福岡工業大学

研究代表者

砂原 賢治  福岡工業大学, 工学部, 准教授 (80757104)

研究分担者 松田 健次  九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (40229480)
西川 宏志  九州工業大学, 大学院工学研究院, 助教 (40208161)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード軸受 / 電食 / 放電 / 油膜 / チューリングパターン / 洗濯板 / 可視化
研究成果の概要

最も重要な成果は下記2点である。軸受電食の原理の完全解明には至っていないが、今後さらに調べ、完全解明を目指す。
(1)油膜で生じている放電現象:油膜内部で生じる放電は白い点(白点)として観察される発光時だけでなく、発光後に生じる黒い点(黒点)に変化して電流を流し続け、軸受に電食の損傷を与えていることを明らかにした。(2)洗濯板状電食痕のピッチ:電食痕のピッチがヘルツ楕円短径2bの2倍になることを確認し、チューリングパターンをヒントに洗濯板状電食痕のピッチ決定ルールの仮説を提案した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

軸受電食とは油膜内部の放電で軸受が溶融損傷する現象と言われており、モータの故障原因になっている。軸受が電食しているモータの軸受部の電流を測定すると、通電とも言える常時連続した流れであり、放電特有の一瞬だけの流れでないことに疑問を持っていた。今回の研究成果(1)より、モータ軸受部の電流が常時流れることの説明ができるようになった。また、今回の研究成果(2)より、電食痕が洗濯板状になる理由も説明できるようになった。本研究により軸受電食の原理が少しずつ分かってきており、完全に解明できれば、最終ゴールである軸受電食の防止方法を提案でき、モータを長期間安定して運転できるようになる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [学会発表] Pitch of Washboard/Fluting Pattern due to Electrical Pitting2018

    • 著者名/発表者名
      K. Sunahara, S Kitazaki, Y. Yamaguti, M. Yamamoto, Y. Ishida, I. Sasaki, H. Nishikawa, K. Matsuda
    • 学会等名
      The 9th Advanced Forum on Tribology
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 外部スイッチング電源による洗濯板状電食痕の形成2018

    • 著者名/発表者名
      田中龍太郎、砂原賢治、北崎訓、山口裕、山本正治、石田雄二、佐々木厳、西川宏志、松田健次
    • 学会等名
      トライボロジー会議春東京
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 洗濯板状電食痕の形成~ごく初期における放電箇所の特定~2018

    • 著者名/発表者名
      山下大輝、砂原賢治、北崎訓、山口裕、山本正治、石田雄二、佐々木厳、西川宏志、松田健次
    • 学会等名
      トライボロジー会議春東京
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 洗濯板状電食痕のピッチ決定ルールの考察~チューリングパターンとの類似性~2018

    • 著者名/発表者名
      上西健太、砂原賢治、北崎訓、山口裕、山本正治、石田雄二、佐々木厳、西川宏志、松田健次
    • 学会等名
      トライボロジー会議春東京
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 軸受における洗濯板状電食痕の数理モデル2017

    • 著者名/発表者名
      山口裕、北崎訓、砂原賢治
    • 学会等名
      応用数理学会2017年度年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of Lubrication Regime on Washboard/Fluting Pattern Formation due to Electrical Pitting2016

    • 著者名/発表者名
      Kenji Sunahara, Satoshi Kitazaki, Yutaka Yamaguti, Yuji Ishida, Iwao Sasaki, Hiroshi Nishikawa, Kenji Matsuda
    • 学会等名
      Leeds-Lyon Symposium on Tribology
    • 発表場所
      Leed (UK)
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会・シンポジウム開催] Leeds-Lyon Symposium on Tribology2016

    • 発表場所
      Leeds (UK)
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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