交通量の多い商業ビル入口向け24VブラシレスDCモーターの寿命データ

要約：YFBF 24VメンテナンスフリーDCモーター、定格300万サイクル/10年：400cpdのオフィス環境で20年、3,000cpdの空港環境で2.7年。仕様は、YF150/YF200/YFS150/YFSW200/BF150の各モデルにおける、葉の重量、速度、電圧によって異なります。

商業ビルのエントランスユニット市場には信頼性の問題があります。公表されているサイクル定格はサプライヤー間で同じように見えますが、テストプロトコルはISO 13849-1供給業者によって異なりますが、当社の300万サイクルユニットは、YFS150ユニットのデータシート130kgの病院用ドアを0.8m/sで開閉するモーターと、200kgの空港用扉を1.0m/sで開閉する300万サイクル対応のモーターでは、性能が全く異なります。サイクル数だけで仕様を決める調達チームは、最初の10年間でモーターを2回も交換することになります。重要なのは、サイクル数、定格電圧、ギア比、動作温度範囲、そしてIP等級といったデータであり、これらを個別にではなく、総合的に考慮する必要があります。

寧波にある当社ブランド工場のチームは、2007年から羅沱鎮海工場で自動ドアオペレーター用の24ボルトメンテナンスフリーユニットを製造しています。以下は、当社のモーターが10年間の総所有コストモデルにおいて、より安価な代替品よりも長持ちする理由を商業ビルのエントランス調達チームから尋ねられた際に、寧波工場のチームが共有する耐用年数データです。

300万サイクル ÷ 1日あたり400サイクル = 20年：エントリートラフィックの計算

YFBFカタログに掲載されているメンテナンスフリーのDCモーター（YF150、YF200、YFS150、YFSW200、BF150）は、いずれも300万サイクルまたは10年のいずれか早い方まで使用できるという共通の定格性能を備えています。高頻度で通行する出入口では、サイクル定格が重要な制約となります。なぜなら、モーターは通常、10年の耐用年数に達する前に300万サイクルに達するからです。サイクル数を年数に換算するには、サイクル数を出入口の1日の通行量で割ります。

私のチームが商業ビルのエントランス設備全体で確認している交通量の範囲は以下のとおりです。

• オフィスビル正面玄関：1日あたり200～400台の自転車が通行
• ショッピングモールの入り口：1日あたり800～1500台の自転車が通行する。
• 病院正面玄関：1日あたり1,000～1,800台の自転車が通行する。
• 空港ターミナル入口：1日あたり2,500～4,000台の自転車
• ホテルロビー入口：1日あたり600～1200サイクル

1日400サイクルのオフィスで使用される300万サイクルのユニットは、およそ20年間使用できます。一方、1日3,000サイクルの空港で使用される同じモーターは、およそ2.7年間しか使用できません。最低単価で購入する調達チームは、交換サイクルが20年ごとではなく3年ごとに到来するため、建物のライフサイクル全体で3倍の費用を支払うことになる場合がよくあります。

整流子ブラシが最初に故障する箇所、そしてメンテナンスフリーのローターがブラシを省略する理由

自動改札機において、メンテナンスフリーのDCユニットがブラシ付きユニットよりも長持ちする機械的な理由は、ブラシの摩擦がなくなることにある。ブラシ付き整流子ユニットは、回転ごとにブラシが整流子表面に摩耗し、カーボン粉塵が発生するため、実際の回転時間で約1,000～3,000時間程度に寿命が制限される。一方、メンテナンスフリーのDCユニットは、整流機能をコントローラ電子回路に組み込み、ローターを密閉型ベアリングで駆動するため、摩耗面はブラシと整流子の接触面ではなく、ベアリングセットとなる。

当社のyfbfメンテナンスフリーユニットは、ヨーロッパ製のヘリカルギア伝動機構を備えた一体型ユニット・ギアボックス設計を採用しています。ギアボックスは自動潤滑式の密閉型アルミニウムハウジング内で動作するため、300万サイクルの寿命期間中、ギアセットの現場整備は不要です。ユニットの絶縁クラスはクラスE（定格温度120℃）で巻線絶縁はクラスF（定格温度155℃）であるため、このユニットは巻線の熱劣化を起こすことなく、空港の入り口のような高頻度サイクル運転に耐えることができます。

ブラシ付きモーターで最初に故障するのはブラシホルダーです。スプリングの張力が弱まり、ブラシが固着し、整流子に傷がつき、コントローラーがトリップするまでユニットが高電流を消費します。当社のYFBFブラシレス設計では、この故障モードが完全に排除されているため、300万サイクルという定格は当社の製品ラインでは控えめな値であり、ほとんどのブラシ付きモーターの代替品と比較すると積極的な値となっています。IEC 60034-1回転電気機械の規格。

葉の重さを第一に、開裂速度を第二に、電圧を第三に選別する――YFBF選抜ツリー

寧波工場のラインは、ギア比、回転数、トルク範囲が異なる5つのモデルに及びます。ユニットのサイズ決定作業では、リーフ重量、開閉速度、入口の騒音許容度に基づいて仕様を決定します。以下のデータシートの数値は、当社の公開製品仕様から取得したものです。YFBF自動リーフユニットライン:

交通量の多い出入口の機種選定において、扉の重量と1日あたりの開閉回数という2つの仕様が重要になります。私が設計した病院の正面玄関の場合、130kgの片開き扉で1日1,200回の開閉回数であれば、YF150が最適な仕様です。60Wの出力で開閉速度0.8m/sの扉の重量に対応でき、3,000rpmの回転数でヘリカルギアボックスに十分な余裕を持たせることができ、50dB以下の騒音レベルで病院の音響基準を満たしています。一方、200kgの扉で開閉回数3,500回の空港の両開き扉の場合は、YF200が最適な仕様です。100Wの出力でより重い扉に対応でき、連続使用時の負荷にも耐えられるように設計されています。

YFBFモーターシリーズ全機種で定格電圧が24ボルトとなっているのは意図的なものです。24ボルトのメンテナンスフリーユニットは、操作コントローラと同じ低電圧DCバスで動作するため、ユニットとコントローラは単一のUPSバックアップ電源を共有します。このアーキテクチャにより、別途インバータ段を追加することなく、主電源が遮断された際にもエントランスの機能を維持できます。病院や空港の調達チームは、電源アーキテクチャを簡素化するために、ユニットとコントローラの両方で24ボルト仕様を指定する必要があります。

私が寒冷地の空港ロビーで顧客に説明した3つの現場故障事例

オフィスビルのエントランスにおけるユニットの寿命を左右する2つの環境仕様は、動作温度と侵入保護等級です。yfbfのメンテナンスフリーユニットは、動作温度範囲が-20℃～70℃、保護等級がIP54です。これは、空調完備の玄関ホール、半屋根付きの屋外エントランス、そして温帯および寒冷地のほとんどの空調完備ではないオフィスエントランスに対応します。

10年間使えるモーターと3年目で故障するモーターを分けるのは、動作範囲が設置環境に合致しているかどうかです。私が法人顧客に説明してきた3つの故障モードは以下のとおりです。

• 空調設備のない玄関ホールでは結露が発生し、日中に水蒸気がギアボックスハウジング内に侵入し、夜間に結露してヘリカルギアセットが錆びてしまいます。IP54規格に準拠したこのギアボックスは、通常の玄関ホールへの設置において、このような故障モードから保護されます。
• 換気されていない天井裏空間における過熱遮断 ― 制御装置が換気されていない天井裏空間に設置され、モーターが高負荷運転時に最大電流を消費し、巻線がF種絶縁限界に達した場合。YF200 100Wモーターは、このような故障モードから保護するために、巻線温度130℃で過熱遮断するように設定されています。
• 極寒の入口ではベアリングの摩耗が発生します。潤滑油が-20℃以下になると粘度が増し、負荷がかかるとモーターが停止します。YFBFモーターシリーズは-20℃での動作に対応していますが、さらに低温の設置場所向けには、オプションの低温グリースとコントローラーボード上のヒーターストリップの使用を推奨しています。

IP54の保護等級は、ほとんどの商業施設の玄関への設置に適したレベルです。IP65は屋内玄関には過剰であり、コストも増加します。一方、IP44は風雨がモーターハウジングに当たる半屋外の玄関ホールには不十分です。IP54はこれらの両方をカバーします。

サイクルカウントの80%で再構築する ― 240万サイクルのトリガー計算

10年または20年の総所有コストモデルを採用している調達クライアントにとって、再生か交換かの判断は、初期仕様と同じくらい重要です。yfbfは、メンテナンスフリーのDCユニットの工場再生サービスを、新品価格の約35%で提供しています。再生サイクルでは、ギアセット、ベアリング、ホールセンサーを交換し、モーターを公称の300万サイクル定格に戻します。

私のチームが使用する意思決定のトリガーは次のとおりです。

• 定格サイクル数の80%（300万サイクルモーターの場合、240万サイクル）に達したら、次回の定期メンテナンス期間中に計画的なオーバーホールを実施してください。
• 絶縁クラスFの巻線に不具合が生じた場合、巻線は現場で修理できないため、モーターは工場に送り返され、完全なオーバーホールまたは交換が行われます。
• 定格騒音レベルが50dB以下のモーターで、騒音レベルが55dBを超えた場合、ベアリングが摩耗していると考えられます。計画的な修理は、使用中の予期せぬ故障よりも賢明な選択です。
• 通常動作中にコントローラーの電流センサーがトリップする — モーターが高電流を消費している場合（通常はホールセンサーの故障またはギアの摩耗による）、コントローラーがシステムを損傷から保護します。

1日あたり3,500サイクル稼働する空港入口の場合、計画的な再構築のトリガーは240万サイクルに達し、これは運用開始から約1.9年後にあたります。交換ユニットは交換ユニットとして到着し、故障したユニットは再構築のためにyfbfに返送され、再構築されたユニットは予備部品プールに戻されます。このローテーションにより、入口は稼働状態を維持し、複数回の交換購入ではなく、複数回の再構築サイクルにわたってユニットコストを償却することができます。

モーター購入注文書に署名する前に、データシートを３つ確認しましょう。

モーターサイクル定格と動作範囲はデータシートに記載されていますが、サイクル定格は試験条件が設置条件と一致する場合にのみ意味を持ちます。発注書に署名する前に、サプライヤーのデータシートで確認すべき3つの事項は以下のとおりです。

1. 試験サイクルの定義 ― 「サイクル」とは、定格荷重下での開閉動作を1回行うことを指し、無負荷状態での回転動作を指すものではありません。YFBFは、定格ドア重量および定格開閉速度でのサイクル数を評価します。
2. 試験環境 ― 周囲温度と湿度はサイクル寿命に影響します。YFBFは、周囲温度25℃、相対湿度60%でのサイクル寿命を評価しています。低温または高温環境下での評価値は、それに応じて低下します。
3. 絶縁クラス ― 連続運転には、クラスEのモーター絶縁とクラスFの巻線絶縁が適切な仕様です。クラスAまたはBのモーター絶縁は、人の出入りが多い出入口には不向きです。

OEM/ODMプロジェクトのお客様（ドアパネルの重量、開閉速度、コントローラーのファームウェアなど、カスタム仕様）向けに、YFBFのエンジニアリングチームは、お客様の実際の設置条件に基づいてサイクル定格を検証し、プロジェクト固有のデータシートを発行します。工場でのサイクルテストは、生産時のバーンインとして定格負荷の1.5倍の負荷で20万サイクル実行されるため、現場に到着するユニットは、試運転前に既に十分な摩耗限界をクリアしています。

私のチームが空港や病院の調達チームと共有する、サイクルコスト削減のための4つ目の手段は、YFBFコントローラのファームウェア改訂です。当社では、公表されている300万サイクル定格に合わせて調整された電流検出ループを含むコントローラファームウェアバージョンを搭載したコントローラを各ユニットで出荷しています。サイクルカウントを再評価せずに電流ランププロファイルを変更するフィールドファームウェアアップデートは、ユニットの寿命を20～30%短縮する可能性があります。OEM/ODM設置の場合、当社のYFBFエンジニアリングチームは注文時にファームウェアバージョンを固定し、コントローラの銘板にバージョンを記載することで、ユニットの耐用期間全体にわたってサイクル定格の追跡可能性を維持します。

調達担当のお客様が見落としがちな2つ目の文書項目は、ギア潤滑油の仕様です。yfbfシリーズには、動作温度-30℃～120℃に対応した合成ポリアルファオレフィン（PAO）ギア潤滑油が付属しています。現場で鉱物油潤滑油に交換すると、上限温度が90℃、下限温度が-10℃に低下するため、寒冷地の空港では性能が低下し、温暖な中東の病院では早期に故障する可能性があります。弊社の見積書には銘板に潤滑油の仕様を記載しており、オペレーターの試運転チェックリストには、最初の運転サイクル前に潤滑油を確認する手順が含まれています。

総所有コストを削減する5つ目の、そして見落とされがちな手段は、YFBFの予備ユニットプールです。1日に1,200回稼働する自動スライド式出入口が12箇所ある病院キャンパスの場合、推奨される予備ユニットプールは2台です。1台はすぐに交換できる状態で保管し、もう1台は交換サイクルで運用する再生ユニットです。これにより、単一の故障で出入口が4時間以上停止する事態を防ぐことができます。これは、病院施設における出入口のSLA（サービスレベル契約）の目安です。プールのコストは当初の設備投資額の約4%ですが、予備ユニットプールが空になった際に発生する緊急配送の35%の割増料金をなくすことができます。

私の調達クライアントが挙げる6つ目の要素は、サイクルカウントテレメトリです。YFBFのコントローラファームウェアは、サイクルカウント、故障コード、最終サービス日を不揮発性メモリに記録し、当社のエンジニアリングチームは計画メンテナンス時にサービスポート経由でサイクルカウントを読み取ることができます。12の入り口を持つ病院キャンパスの場合、サイクルカウントテレメトリによって、どのモーターが80%の再構築トリガー（240万サイクル）に近づいているか、どのモーターがまだ寿命初期段階にあるかが施設管理チームに正確に把握できます。このデータは予備モータープールのローテーションスケジュールに反映され、年間メンテナンス予算の策定における推測を排除します。

空港や病院向けの見積もりで、私のチームが挙げる3つ目のコスト削減策は、ユニットファミリー全体でのスペアパーツの統合です。当社のYFBFモーターシリーズは、YF150、YF200、YFS150、YFSW200、BF150の各モデルで、ホールセンサー、ギアボックスの取り付けパターン、コントローラーの端子台を共有しています。複数の機種を運用している施設では、5種類の個別のSKUではなく、シリーズ全体で1セットのスペアパーツを在庫することで、スペアパーツの在庫コストを約60%削減し、保守担当者のトレーニングも簡素化できます。

よくある質問

Q：自動スライド式ドアの場合、24ボルトのメンテナンスフリーDCユニットはどのくらい持ちますか？
A：YFBFの24ボルトメンテナンスフリーDCモーターは、300万サイクルまたは10年間の動作寿命が保証されています。1日400サイクルのビジネスビルの入り口では、これは約20年に相当します。1日3,000サイクルの空港の入り口では、約2.7年に相当します。

Q：自動ドア用として、メンテナンスフリーのDCユニットとブラシ付きユニットの違いは何ですか？
A：メンテナンスフリーのDCユニットは、ブラシ付きユニットの寿命を制限するブラシ摩擦を解消します。ブラシ付き自動ドアモーターの寿命は通常1,000～3,000時間ですが、YF150、YF200、YFS150、YFSW200、BF150シリーズなどのメンテナンスフリーモーターは、IP54保護等級、絶縁クラスEモーター／クラスF巻線で300万サイクルまたは10年間動作します。

Q: 寧波の当社ブランド工場で製造されているメンテナンスフリーのDC自動ドアモーターの定格電圧と定格電力はどれくらいですか？
A：寧波の当社ブランドの工場で製造されたメンテナンスフリーのDCモーターは、定格電圧24ボルトです。YF150とYFS150は60W、YF200は100Wで、重荷重用スライドドアに使用されます。YFSW200は60Wで、スイングドアに使用されます。無負荷回転数は、モデルによって2,880～3,000rpmです。

質問：自動ドアシステムにおいて、24ボルトのメンテナンスフリーDCユニットはどのくらいの動作温度まで対応できますか？
A：当社のYFBFメンテナンスフリーDCユニットは、動作温度範囲が-20℃～70℃、保護等級がIP54です。これにより、空調完備の玄関、半屋根付きの屋外入口、およびほとんどの空調設備のない施設入口に対応できます。

Q：メンテナンスフリーのDC自動リーフユニットは、交換ではなく修理・再生が可能ですか？
A：はい。YFBFでは、メンテナンスフリーのDCモーターの工場再生サービスを、新品価格の約35%で提供しています。再生サービスでは、ギアセット、ベアリング、ホールセンサーを交換し、製品を公称の300万サイクルの定格状態に戻します。

エジソンは寧波裕帆北帆自動葉巻有限公司（寧波の当社ブランド工場）の営業マネージャーです。寧波北帆工場は2007年に羅沱鎮海に設立され、敷地面積は3,500平方メートル、建物面積は7,500平方メートルです。この施設から、YF150、YF200、YFS150、YFSW200、BF150のメンテナンスフリーDCユニットライン全体にわたる事業用建物の入口調達チーム、OEM/ODMユニット仕様プロジェクト、および販売代理店在庫プログラムをサポートしています。プロジェクトに関するお問い合わせ、または入口仕様の10年間の総所有コストモデルについてご説明いたしますので、下記までご連絡ください。寧波の当社ブランド工場連絡先ページ.