定盤コラム

モーターベンチの導入を検討する際、これまで使ってきたエンジンベンチ用の定盤をそのまま流用できるとお考えではないでしょうか。当社にご相談いただいた事例では、当初は一般的な試験用定盤の仕様で検討されていたものの、ヒアリングを通じてモーター特有の高周波振動に対応した仕様に変更されたケースもございます。

本記事では、モーターベンチ用定盤の基礎知識から、エンジンベンチとの違い、導入前に確認すべき選定ポイント、そして当社・大和重工が一貫対応で実現する解決策までを解説いたします。最後までお読みいただくことで、モーターベンチ用定盤の選定で失敗しないための判断基準が分かります。

　

定盤とは?

定盤は、一般的には機械装置の加工/組立/検査/実験などを行うための基準平面(水平面)として用いられます。モーターベンチ用定盤も、この定盤の一種であり、モータの性能試験という特定用途に特化した基準平面を提供するものです。

定盤とは?

主な定盤の材質は、

• 鋳鉄定盤
• 石定盤(御影石)
• セラミックス定盤

という3種類があり、モーターベンチ用定盤では耐荷重性・振動吸収性の観点から鋳鉄定盤が採用されるケースが多くなっています。

定盤の材質　～鋳鉄定盤と石定盤～

また定盤は、設置方式の違いにより、埋込タイプと据置タイプに分けられます。試験室のレイアウトやピット設置の有無によって、どちらが適しているかが変わります。

定盤の「埋込タイプ」と「据置タイプ」の違いとは?

　

モーターベンチ用定盤とは?

【定義】モーターベンチ用定盤とは、モータ単体の性能評価試験を行う際に用いる、基準平面となる架台のことを指します。

モーターベンチとは、自動車やEV、産業機械などに搭載されるモータ単体を取り出し、回転数やトルク、効率などの性能を測定するための試験装置のことです。モータをベンチ上にセットし、負荷をかけながら回転させることで、設計値どおりの性能が出ているかを確認します。当社の経験では、開発段階のモータだけでなく、量産品の品質保証工程でモーターベンチが使われるケースも増えています。

モーターベンチを使用する際には、定盤もあわせて必要になります。なぜ定盤が必要なのか。答えは、試験条件の再現性にあります。モータを同じ条件で繰り返し試験するためには、設置面が常に水平かつ安定していなければなりません。定盤がなければ、わずかな傾きや変形が測定結果に影響を与えてしまいます。ただし、すべての試験規模に大型定盤が必要とは限らず、小型モータの簡易試験では既存の架台で対応できる場合もございます。

モーターベンチとは何をする装置か

モータの回転性能・発熱・効率を測定する装置です。

回転数とトルクを変化させながら、目標出力を維持できるかを確認するのが基本的な使い方です。当社にご相談いただいたお客様の中には、「精度はあまり考慮しておらず、とにかく平らな架台だけを探していた」というケースも見られましたが、ヒアリングを進めると測定誤差の原因が設置面の精度不足にあったということも少なくありません。

定盤がなぜ必要になるのか

試験のたびに条件がぶれないようにするためです。

定盤がない状態でモーターベンチを設置すると、床面の不陸や経年変化によって水平度が崩れ、再現性のある試験ができなくなります。

定盤とは?

組立用定盤とは?大型装置の製作に必要な大型組立用定盤の設計・ポイント

　

エンジンベンチ用定盤との違い

エンジンベンチ用定盤とモーターベンチ用定盤は、目的は似ていますが求められる仕様が異なります。

当社では、エンジンベンチ用定盤の製作実績を多数有しておりますが、近年はモーター単体評価用定盤のご相談も増えています。エンジンとモーターでは振動の発生メカニズムが異なるため、「エンジンベンチ用定盤の仕様をそのまま流用できる」とは弊社では考えていません。

振動の周波数特性の違い

エンジンは低周波の大きな振動、モーターは高周波の細かい振動が中心です。

エンジンベンチでは、燃焼行程に由来する低周波・大振幅の振動が主な対策対象になります。一方でモーターベンチの場合、回転数が高く、数千〜数万回転に達するモータも珍しくないため、高周波領域の微振動への対応が必要です。だからこそ、当社では定盤の剛性設計だけでなく、設置環境全体での防振計画をご提案しています。

荷重・サイズの違い

エンジンベンチは大型・重量物が多く、モーターベンチは比較的コンパクトな構成になりやすい傾向があります。

ただし、EV用の大型駆動モータや産業用大型モータの試験では、エンジンベンチに匹敵する規模の定盤が必要になる場合もあり、一概にモーターベンチが小型で済むとは言えません。

エンジンベンチ用定盤とは

　

モーターベンチ用定盤の導入前に必ずチェックすべきポイント

【ポイント】振動・精度トラブルを防ぐためには、定盤の剛性設計と防振機構を適切に組み合わせることが重要です。

選定時に確認すべき項目を整理すると、以下の3点に集約されます。

チェック項目	確認内容	抑えるべき理由
平面度	JIS B 7513に基づく等級(0級・1級・2級)	測定誤差の最小化
防振性能	鋳鉄の制振性、防振ゴム等の併用可否	高周波振動の伝播抑制
固定方法	T溝・タップ穴の配置	モータ治具の汎用性確保

平面度

機械装置の加工・組立・検査・実験を行う場合、JIS規格(JIS B 7513)の2級クラスで十分とされています。ただし、超高精度なモータ評価(例えば±0.01mm単位の振れ測定)を行う場合は、1級以上の平面度が求められるケースもございます。

定盤平面度と測定方法

防振性能

鋳鉄定盤は振動吸収性に優れているため、当社では多くのモーターベンチ用定盤に鋳鉄(FC材)を採用しています。なぜ鋳鉄が選ばれるのか。理由は、鋳鉄組織内部の黒鉛が振動エネルギーを熱に変換し、減衰させる性質を持つためです。とはいえ、すべての試験環境で鋳鉄定盤が最適というわけではなく、設置場所の床剛性や周辺機器の配置によっては、追加の防振ゴムや独立基礎の検討も必要になります。

大型防振定盤

T溝・固定方法

モータの機種変更や治具の組み替えに対応できるよう、T溝やタップ穴の配置を柔軟に設計しておく必要があります。

　

モーターベンチ用定盤の高精度化を阻む、運用上の課題

モーターベンチ用定盤を実際に運用する中では、いくつかの典型的なトラブルが発生します。

当社としては、「導入時の仕様だけを決めて終わり」という考え方では、長期的な試験精度を維持できないという立場で、お客様の課題に向き合っています。

長期試験での定盤のたわみ

重量物を長期間載せ続けることで、定盤がわずかにたわみ、平面度が変化する場合があります。

定盤の許容荷重は、剛性と支持点の数によって決まります。当社にご相談いただいた事例では、導入から数年が経過し、平面度が当初の規格値から外れてしまっていたケースもございました。

試験仕様の変更への対応力不足

モータの世代交代に伴い、測定方法や設置位置の仕様も変わっていきます。だからこそ、定盤導入時には、将来の仕様変更を見越したT溝配置や拡張余地の確保が欠かせません。つまり、定盤は「一度作って終わり」の設備ではなく、試験仕様の進化に合わせて更新していく前提で計画する必要があります。

既設定盤の精度低下

経年変化や使用環境によって、既設の定盤の水平度が崩れているケースも見られます。

大型定盤校正メンテナンス

高精度水準器とは?高精度デジタル水準器の仕組みとポイントを解説!

　

大和重工が実現する、モーターベンチ用定盤の一貫対応

【ポイント】当社は、解析技術による設計から鋳造・加工・据付・校正までを一貫して対応することで、長期的な精度維持を実現しています。

弊社の経験では、設計・製作・据付を別々の会社に発注すると、責任の所在が曖昧になり、精度トラブル発生時の対応が遅れるケースが多く見られます。当社としては、これは「設計と製造、据付を分離すること」自体に構造的な問題があると考えています。

CAEによる剛性・荷重解析

当社では、機械装置・用途や耐荷重などの使用条件に基づき、構造解析・鋳造解析や応力解析を行い、最適な剛性設計をいたします。なぜ解析が必要なのか。理由は、定盤の高さ・肉厚・リブの配置・断面形状が剛性に大きく影響するためです。

解析技術を駆使して剛性・荷重を最適化する定盤設計ノウハウ

3m×8mまでの一体鋳造対応

当社では、3m×8mまで一体型での定盤製作に対応しております。組み合わせやカスタマイズにより、それ以上の長尺・大型定盤の製作実績もございます。ただし、すべての現場で一体型が最適とは限らず、輸送経路や搬入口の制約によっては分割設計・分割輸送を選択する場合もございます。

大型機械・装置のレベル出し・水平調整を実現する“理想平面”へのこだわり

大型定盤の設計・鋳造・加工・据付まで”ワンストップ対応”

据付後の校正メンテナンス体制

「定盤の命は平面度」を合言葉に、納入後も長くお使いいただけるよう、定盤の平面度校正メンテナンスにも対応しております。他社製の既設定盤であっても対応可能です。

定盤の平面度校正・メンテナンスを実施するアフターフォロー体制

　

当社の3つの特徴

【鋳造技術】天保2年創業、鋳鉄定盤の製造実績

当社・大和重工は天保2年創業のものづくりメーカーであり、広島県から国内で唯一「五右衛門風呂」「鋳物ホーロー浴槽」を造り続けてきた鋳造技術を、大型精密鋳物定盤にも応用しています。

【設計力】CAEによる構造解析

定盤の据付環境や荷重条件に応じて、構造解析・鋳造解析・応力解析を実施し、剛性と平面度の両立を図っています。

【対応範囲】3m×8mの大型一体製作とワンストップ対応

設計から鋳造、機械加工、据付、メンテナンスまでを一貫して対応できる体制を整えています。国内は東北から九州まで、海外への納品実績もございます。

　

製品事例:自動車用モータ評価装置用定盤

実際に当社が設計・製作を行った、自動車用モータ評価装置用定盤の事例をご紹介します。

本事例は、サイズ1〜4mクラスの試験用定盤で、T溝加工を施した仕様です。モータの機種変更に対応できるよう、複数パターンの固定位置を確保したいというご要望をいただき、T溝の配置を打ち合わせの上で決定いたしました。当社にご相談いただいた際は、当初は標準的なT溝配置で検討されていたものの、ヒアリングを通じて将来の試験機種拡張を見据えた配置に変更されたケースです。

自動車用モータ評価装置用定盤(事例ページ)

このように、当社では単に定盤を製作するだけでなく、お客様の将来の試験計画までヒアリングした上で仕様を決定しています。ここまでコラムを読んでいただいているあなたのように、多くのお客様が「このモータ試験の振動・精度トラブルをどう防げばよいのか」と悩みながら情報収集をされています。当社は、そうしたお悩みに対して、設計段階から一緒に考える姿勢を大切にしています。

　

モーターベンチ用定盤のことなら、大和重工にお任せください

モーターベンチ用定盤は、エンジンベンチ用定盤とは異なる振動特性・設計要件を持つ設備です。当社では、CAEによる構造解析、3m×8mまでの大型一体鋳造、そして据付後の校正メンテナンスまでを一貫して対応しております。

モーターベンチ用定盤の新規導入や、既設定盤の精度低下にお悩みの際は、ぜひ大和重工までご相談ください。無料相談・お問合せ、技術資料・カタログのダウンロードも受け付けております。

試験・検査用 大型定盤のサービスページはこちら

　

よくある質問

Q. モーターベンチ用定盤とエンジンベンチ用定盤は同じものですか? A. 目的は似ていますが、振動の周波数特性や求められる剛性設計が異なるため、同一仕様とは限りません。

Q. 既設のモーターベンチ用定盤の精度が落ちた場合も対応可能ですか? A. 可能です。他社製の既設定盤であっても、平面度の校正メンテナンスに対応しております。

Q. 防振機能付きの定盤は製作可能ですか? A. 可能です。試験環境や周辺機器の配置に応じて、防振機構を組み込んだ定盤をご提案しております。

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