現代の重工業改革において、永久磁石モーター（PMSM）が最も多く採用される用途とは

エネルギー監査の際、製鉄所、地下金鉱、タイヤ配合工場を歩き回ると、最も電力を消費する機器が、まさに目立つ形で存在していることに気づきます。流量制御弁で絞られた吐出側で運転される遠心スラリーポンプ、入口ダンパーで排気抵抗が増したキルン排気ファン、負荷／無負荷を繰り返すスクリューコンプレッサー、そして多段ギアボックスの漏れを伴って低速で回転するミキサー――こうした機器は、作業シフトの電力予算を一気に食い尽くします。標準的な誘導モーターは、こうした用途では十分な性能を発揮できません。ロータースリップ、ローター銅部での誘起熱損失、および50％負荷以下の急激な効率低下により、部分負荷時の運転時間が単なる電力の無駄遣いになってしまうからです。

中国石油化工集団公司（Sinopec）、山東黄金鉱業、玲瓏タイヤなどの重厚長大設備の更新に取り組むプラントエンジニアは、これらのボトルネック解消のために、インバーター（VFD）と 永久磁石同期モーター（PMSM） .ENNENG 当社は、5kW～5MWの定格出力範囲および110V～690Vの定格電圧範囲で、永久磁石式回転機を一貫して設計・製造しています。また、1kW～10kWの垂直軸風力発電用タービン発電機（3kW、5kW、10kW）も手がけています。ローターに埋め込まれた高品位ネオジム磁石（NdFeB：ネオジム・鉄・ホウ素）により、外部電源からの界磁電流を必要とせず自己励磁が可能となるため、ローターの銅損はゼロとなり、駆動装置はステータ周波数に対して同期的に動作します。

可変トルク型主力機器：コンプレッサ、ポンプ、送風機

重厚産業向けの既設設備更新において、最も短期間で投資回収が見込めるのは、通常、時間帯ごとに負荷変動が大きい流体・空気搬送機器です。

1．ロータリースクリューエアコンプレッサおよび工場用エアネットワーク

工場における圧縮空気の消費は、総エネルギー費用の15～30％を占めますが、実際のエアネットワークでは、1日の約半分がピーク需要を下回る状態で運用されています。従来の誘導電動機を用いたスライドバルブ式またはロード／アンロード方式のコンプレッサは、空気使用量が低下しても無効電流を多く消費します。こうした機器に、ENNENG社製のカスタマイズ型インバータ（VFD）を組み合わせることで… 高効率PMSMモーター コンプレッサーがプラントの空気圧を動的に追従できるようにします。ローターの銅損失がゼロであるため、モーターの温度上昇は誘導モーターと比べて20K低く抑えられ、連続運転時でも60K以下にとどまります。このため、モーターは頻繁な速度変化にも耐え、ステータ絶縁体が過熱することはありません。実証済みの既設設備更新事例では、可変周波数制御型 永久磁石同期モーター（PMSM） コンプレッサーパッケージにより、電力消費量を最大で 50%削減でき、また、全電圧始動による突入電流も解消されます。

2．スラリーポンプ、冷却循環系、および窯用誘引ファン

遠心ポンプおよび産業用ブロワーでは、相似則が運用者にとって有利に働きます。つまり、シャフト回転速度を20％低下させると、消費電力はほぼ半減し、50％の風量要求では定格負荷時の約8分の1の電力で済みます。ただし、標準的な誘導モーターは、VFDによる速度制御で負荷率が30～60％の領域に入った時点で、効率および力率が急激に低下します。一方、ENNENG 永久磁石同期モーター であり、 永久磁石同期モーター（PMSM） 定格負荷の25％～120％という広範囲にわたり、IEC 60034-30-1およびIEC TS 60034-30-2に基づくフラットなIE5効率プラトーを実現。定格点で2～5％の効率向上を達成し、さらに部分負荷時ではその差はさらに大きくなります。力率は0.95～1.0（誘導電動機の0.86と比較）を維持することで、線電流を10％以上削減。これにより変圧器の余裕容量が確保され、絞り弁による流量制御を不要にできます。

定トルク型および重機械用ライン：ミキサーやコンベアなど

流体システムが回転数の3乗に比例する省エネルギーを追求する一方で、重機械式の搬送・混練ラインには、低回転域における強力なシャフトトルクと機械的耐久性が不可欠です。

1. 内部ラバーミキサー、押出機、ロールミル

タイヤ用ゴム産業におけるコンパウンドラインでは、従来、直流（DC）モーターまたは多段減速機に直接取り付けられた高速誘導モーターが主流でした。しかし、これらのギアボックスは油の攪拌による摩擦で電力を浪費し、潤滑油の漏れを起こし、また軸のアライメント調整作業も必要とします。ENNENG社は、ローター上により多くの永久磁石極を配置することで、低速・高トルクを実現する 直結型永久磁石モーター を開発しました。このモーターは、1桁台の回転数（RPM）で直接駆動でき、ギアボックスを介さず、ミキサーや押出機のシャフトに直接結合できます。玲瓏タイヤ社の商用タイヤ生産ラインにおいて、従来のギア駆動方式をENNENG社製モーターに置き換えたところ、電力消費量の削減効果が実証され、 永久磁石同期モーター（PMSM） 電力消費量を 7％～40％ 削減するとともに、減速機によるダウンタイムを完全に解消しました。

2. 鉱山の鉱石コンベア、スラリー供給装置、過酷環境用ウィンチ

地下鉱山の坑道やセメントクリンカーの粉塵が多いトンネル内では、設置スペースが限られており、交換用ギアボックスの据付には数日を要します。一方、 永久磁石同期モーター ロータの発熱を抑制し、温度を約20K低減。ENNENG社は、同一出力（kW）の非同期モーターと比較して、モーターを1～2段階小型化した設計を実現しています。直接駆動方式により、中間シャフトやカップリング、およびOSHA 1910.219に基づく防護措置の煩雑さが解消され、騒音レベルは55dB以下、振動はISO 10816およびISO 20816の許容範囲内に収められています。ANSI/NEMA MG 1 第31部およびNFPA 70に準拠した閉ループ式VFD制御により、負荷をかけたコンベアでも滑らかなS字カーブ始動が可能になります。

変換仕様決定前の現場チェックリスト

中国国家希土類永久磁石エンジニアリングセンターの専門家陣および多数の特許を基盤として、ENNENG社はそれぞれの用途に応じて最適化されたカスタム設計を行います。 永久磁石同期モーター（PMSM） であり、 永久磁石同期モーター 低電圧（110V～690V、380V／660V／1140V）および高電圧（6kV／10kV）に対応する幅広い機種展開を実現しています。リトロフィット導入を最終決定する前に、技術担当者は以下の3点を確認する必要があります。

・シフト勤務時の運転サイクルを記録： 定トルク負荷（コンベア、ミキサーなど）と変トルク負荷（ポンプ、ファンなど）を明確に区別し、それぞれの消費電力（kW）を記録します。

・ドライブ装置とケーブルの適合性確認： ドライブ装置と 永久磁石同期モーター（PMSM） サイズ指定のVFDを用いる場合、EMCフィルタリングを確認し、ANSI/NEMA MG 1 第31部の絶縁規格を満たしていることを検証してください。

• 現場保守の徹底： 湿気や粉塵の多い作業場ではIP55/IP65相当の防護等級を指定し、定期的にグリース入り絶縁軸受の点検・補充を行い、フィンの清掃を実施して温度上昇を60K未満に抑えます。

ENNENGエンジニアリングへお問い合わせください

お気軽にお問い合わせください。 ENNENGのエンジニアリングサポート モータの運転記録または仕様書をご提供いただければ、お客様向けに最適化された 永久磁石同期モーター（PMSM） リトロフィット提案をご提供します：

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• 電話番号：  +86 532 66000559

よくある質問

Q：永久磁石同期電動機（PMSM）へのアップグレードで、どの産業用機械が最も短期間で投資回収できるでしょうか？

A： 年間運転時間が長く、負荷変動が大きい、あるいは高トルクが要求される用途では、投資回収期間が最も短くなります。例えば、ロータリースクリューエアコンプレッサでは、VFDによる可変速制御を活用することで、最大50％の電力削減効果が実証されています。また、低速直接駆動式ゴムミキサーおよび鉱山用コンベアでは、電力消費を7～40％削減でき、高コストな機械式ギアボックスの保守・交換も不要になります。

Q：部分負荷運転時のポンプやファンにおいて、PM同期電動機はなぜ標準的な誘導電動機よりも優れた性能を発揮するのでしょうか？

A： 標準の誘導電動機は、VFD（可変周波数ドライブ）でポンプやファンの負荷を50％未満に減速すると、効率と力率が急激に低下します。一方、ENNENGの永久磁石同期電動機（PMSM）はロータの銅損をほぼゼロに抑え、25～120％の広範囲な負荷条件下でもIE5クラスの高効率を維持します。また、力率は0.95～1.0を保ち、線電流を10％以上削減します。

Q：ENNENGは、重電産業向けの既設設備更新（リトロフィット）に応じて、どのような出力・電圧・取付方式をカスタマイズできますか？

A： ENNENGでは、永久磁石電動機（PMSM）および産業用発電機パッケージを、統一された5kW～5MWの出力範囲、および110V～690Vの動作電圧範囲（380V／660V／1140Vおよび6kV／10kVも含む）でカスタマイズ対応しています。さらに、垂直軸風力タービン用発電機については、1kW～10kWの範囲で、特に3kW・5kW・10kWモデルに重点を置いて展開しています。IEC規格およびNEMA規格の汎用フレーム、および直接駆動用フランジは、既存の工場基礎にそのまま適合します。