工業用ソレノイドの騒音：原因と対策ガイド

第 1 章: 概要 工業用ソレノイド ノイズ

産業用ソレノイドのノイズには多くの問題が伴いますが、ご安心ください。簡単に解決できます。自動化システム、機械、制御機器では、ハム音、ブザー音、カタカタ音などの問題が発生することがあります。一見些細な音に思えるかもしれませんが、これらの異音は磁気性能の問題、部品の不適切な配置、または不安定な電源供給の明らかな兆候です。ノイズを放置すると、ソレノイドの寿命が短くなり、コストが増加し、予期せぬ機器の故障につながる可能性があります。このガイドでは、ノイズの発生原因、解決策、そして産業用ソレノイドを良好な状態に保つための方法について解説します。

第2章：工業用ソレノイドの騒音の原因とは？（原理）

産業用ソレノイドにおいては、2つの重要な要素が決定的な役割を果たします。

– 完全に閉じた磁気回路

－可動コアと静止コア間の適切な接触

どちらか一方でも欠けると、磁束が不安定になり、コアが繰り返し振動します。注：ノイズの大部分は、半閉回路の磁気回路から発生します。

第3章：異常騒音発生原因の5つの主要カテゴリー

 

3.1 可動部品／固定部品の接触面における問題点

可動部と固定部の接触面は、磁束が通過する上で極めて重要な部分です。これらの接触面にゴミ、油、塵などが付着すると、磁束の流れが阻害され、コアが完全に閉じられなくなり、隙間が生じます。その結果、電磁力によってコア同士がぶつかり合い、異音が発生します。また、接触面が傾くと、引張力が低下し、不均一になるため、コアが振動します。ブレーキがしっかりと取り付けられている場合も、磁束の流れを阻害する要因の一つとなります。

3.2 異常な電源電圧

電磁石の引張力は供給電圧に直接依存します。電圧が低いと、バネやブレーキの摩擦力による反力に対抗してコアを引き込むのに十分な電磁力を発生させることができません。そのため、コアは半開き状態のままになり、常に振動し、異常な騒音が発生します。この原因は、産業環境ではしばしば見過ごされています。

3.3 組み立て不良、振動による位置ずれ、または機械的固着

磁気システムの不適切な組み立て、長時間の振動による位置ずれ、または機械部品（針、レバーなど）の固着は、コアのスムーズかつ均一な閉鎖を妨げ、磁束の流れの不連続を引き起こし、コアの振動による騒音の発生につながります。さらに、スプリングの過剰な圧縮は抵抗を増加させ、コアの引張力を低下させます。

3.4 部品の摩耗

主要部品の自然摩耗：

コアポール面の過度の摩耗により、コア部品のスムーズな閉鎖が妨げられる。

遮光リング（銅リング）の破損。遮光リングは振動や騒音の発生を抑制する役割を果たしますが、この部分が破損するとコアが振動し、高周波の騒音が発生します。

コイルの巻線間短絡は、異常な電流と磁束の発生を引き起こし、結果として異常な引張力が生じます。これは、ノイズの発生とコイルの過熱の両方につながります。

3.5 不適切なシステムマッチング

不適切な工業用ソレノイドの選定も、重要な原因の一つです。

工業用ソレノイドの引張力が不十分

ストロークの長さが不適切

電圧定格または電流の不一致

上記の点は、動作の不安定化や継続的な騒音問題につながる。

第4章：工業用ソレノイドの騒音問題の段階的解決手順

手順は簡単なものから難しいものへと順に実行してください。

ステップ1：電源電圧を確認する

電圧を測定する

配線接続を確認してください。

ステップ2：コア接触面を検査する

汚染箇所を特定する

表面が清潔であることを確認してください

ステップ3：機構の動きを確認する

– スムーズな動作を確保する

障害物を取り除く

ステップ4：電磁石の内部部品を確認する

遮光リングを点検する

コイルに損傷がないか確認してください。

第5章：迅速なトラブルシューティング表

以下の表は、それぞれの原因に対する具体的な解決策をまとめたものです。

章6： 工業用ソレノイドの騒音を回避する方法?

6.1定期メンテナンス

ソレノイドに付着したほこりや油分を取り除くため、3～6ヶ月ごとに清掃してください。

6.2 正しいインストール

すべての部品が正確な位置に配置され、しっかりと固定されていることを確認してください。

6.3 適切な製品選択

必要な電圧と電力を選択し、高品質の部品を使用してください。

 

第7章：静音型産業用ソレノイドの選び方に関するヒント

低騒音の産業用ソレノイドを選定するには、基本的な仕様を確認するだけでは不十分です。産業用ソレノイドの騒音の主な原因は、金属製のプランジャーとソレノイドの金属製ポール面との物理的な衝突です。

以下に、低騒音の産業用ソレノイドを適切に選択するのに役立つ具体的な手順をいくつか示します。ただし、提示されたトピックや事実には変更はありません。

7.1. デュアルソレノイドまたはラッチング機構を選択する

工業用ソレノイドは通常、プランジャーを勢いよく閉じるため、特徴的な「カチッ」という音がする。

デュアルソレノイドは、デュアルコイル設計によって動作します。このようなソレノイドは、プランジャーを両方向に電磁的に駆動しますが、バネによる戻り動作がないため、衝撃を大幅に軽減します。

ラッチングソレノイドは、プランジャーの位置を保持するために永久磁石を使用しています。そのため、この装置は位置を切り替える時だけエネルギーを消費し、（場合によってはかすかな音を発する以外は）無音で動作します。

7.2. 影響を軽減する機能があることを確認する

製造元に以下の例をいくつか尋ねれば、うまくいくでしょう。

– ポール面またはプランジャーストップに取り付けられたエラストマーダンパー（ゴムまたはポリウレタンパッド）。

– システムにバンパーまたはOリングを組み込み、わずかな動きを緩衝する。

– テーパー状または段差状のポール面により、閉じる際に空気を閉じ込め、プランジャーが接触する最終段階で空気のクッションを作り出す。

7.3. 「可変保持力」またはソフトランドドライブソレノイドを入手する

標準的な産業用ソレノイドはすぐに最大出力を発揮するが、電子制御ソレノイドはPWM駆動機構を備えている場合があり、これにより着座後の電流を低減させ、よりソフトな着座を実現できる。

推奨事項：設計上可能であれば、電子制御とプログラミングオプションを統合した製品を注文してください。これにより、よりゆっくりとした動作と保持電圧の低減が可能になります。この設計により、「カチッ」という音と「ハム音」の両方がなくなります。

7.4. 交流電源ソレノイドには近づかないでください

交流電源を使用する機器は、電源周波数（50Hzまたは60Hz）で磁気ハム音を発する傾向があり、その音は衝撃音そのものよりも大きい場合が多い。

DC電源のソレノイドは、動作時や着座時を除き、完全に無音です。産業用途には、24V DCソレノイドが推奨されます。

7.5. 仕様要件に無音性を含める

産業用ソレノイドには、デフォルトでは騒音レベルに関する定格値がありません。そのため、他のすべての要件に加えて、1mの距離での音圧（dBA）の測定値が必要であることを指定する必要があります。理想的な値は45dBA未満です。一般的な標準ソレノイドの騒音レベルは65～85dBA程度です。

試験条件では、必要な負荷と取り付け条件の下で実行される開閉サイクルを指定する必要があります（ソレノイドは、金属表面にしっかりと固定して取り付けると、より大きな音を発する傾向があります）。

7.6. 密閉型／ボックス型設計と開放型フレーム設計の比較検討

開放型フレームの工業用ソレノイドは、減衰機構がないため衝撃を放射し、最大の騒音レベルを発生させる。

ボックスフレーム型またはチューブ型ソレノイドは多少静音性が高いものの、それでも「カチッ」という音が発生します。カプセル化またはエポキシ樹脂封入されたソレノイドは振動を抑制します。

最も静かな動作を求めるなら、ゴム製エンドキャップ付きの完全密閉型チューブ型ソレノイドを検討してください。

7.7. 動作条件と温度定格を確認する

ダンパーやエラストマーなどの一部の消音機能は、温度上昇に伴って劣化する。

ソレノイドの静音性を維持するには、デューティサイクル100%までの連続運転では、ダンパーに通常のゴムではなくシリコーンゴムを使用する必要があります。

高温動作条件下では、コイル抵抗の変化によりハム音が大きくなります。そのため、ソレノイドには絶縁クラスH（180℃）が必要です。

 7.8 要約表

どうしてもほぼ無音（40dBA以下）が必要な場合は、ソレノイドをリニアアクチュエータ（リードスクリュー＋ステッピングモーター）またはピエゾアクチュエータに交換することを検討してください。ただし、これらは動作速度がはるかに遅く、価格も高くなります。

第8章：工業用ソレノイドの騒音に関するよくある質問

Q1：工業用ソレノイドで発生するハム音の主な原因は何ですか？

A：ハム音は、コアが半閉モード動作していることを意味します。多くの場合、原因は動作回路の電圧が低く、抵抗を克服するのに十分な磁力が得られないことです。状況を診断するには、マルチメーターを使用して電圧を測定する必要があります。磁極面の汚れもハム音の原因となることがあります。

Q2：騒音が電気的／電磁気的な性質を持つものか、機械的な性質を持つものかをどのように判断すればよいですか？

A：簡単な電源オフテストを実施してください。電源を切った直後に音がしない場合は、電気的または電磁気的な問題（低電圧、シェーディングリングの損傷、コイルの故障など）があります。電源を切った後も音が残る場合、または徐々に小さくなる場合は、機械的な原因が考えられます。

Q3：シェーディングリングの不具合で耳障りな音がするのはなぜですか？また、修理は可能ですか？

A：遮光リングは振動を抑制し、機器の騒音を低減する役割を果たします。遮光リングがないと、コアが高周波で振動し始め、耳障りなブーンという音やキーキーという音が発生します。このリングは修理不可能で、同じリングに交換するしかありません。また、コア自体も振動によって損傷し、交換が必要になる場合があります。

Q4：工業用ソレノイドのポール面を清掃する際には、どのような手順を踏むべきですか？

A：以下の推奨事項を検討してください。

電源を切ってください。

柔らかい布やブラシのみを使用してください。硬い道具を使うと表面を傷つけてしまいます。

錆や腐食がある場合は、目の細かいサンドペーパーを使用してください。ただし、削りすぎると表面が不均一になるので、十分注意してください。

組み立て前に、支柱の表面が完全に清掃され、乾燥していることを確認してください。

Q5：ブレーキの締め付け過ぎは異音の原因になりますか？もしそうなら、なぜ見過ごされがちなのでしょうか？

A：はい。ブレーキがきつすぎると、コアの閉鎖に対する抵抗が大きくなり、それを克服するのに十分な磁力がない場合は、コアが振動してノイズが発生します。多くの保守作業員はコアとコイルにばかり注意を向け、外部要因を見落としがちです。ブレーキを締め付けることでコアが適切に閉鎖され、ノイズが解消されます。

Q6：工業用ソレノイドが半閉状態で長時間動作した場合、どのような影響がありますか？

A：半閉鎖状態での長時間運転には以下が含まれます。

– コアの振動により、ポールの摩耗が加速する。

– 異常なコア電流；

– シェーディングリングの破損。

―デバイス全体の寿命が短くなる。

半閉状態（電圧が低すぎる、または回路が固着しているなど）につながる状況は、早急に対処する必要がある。

Q7：騒音による故障率を低減するのに役立つ保守作業にはどのようなものがありますか？

A：以下の点に注力すべきです。

– 定期清掃：3～6ヶ月ごとに、ポールの表面を清掃して、油、ほこり、汚れなどを取り除きます。

– 定期点検：配線の締め付け具合、スプリングの適切な圧縮、ブレーキの設定に注意してください。

– 異常状態がないこと：運転中は炉心が完全に閉じていることを確認してください。

章9：結論

一般的に、工業用ソレノイドから異音がする場合は、磁気回路の詰まりや、可動コアと固定コア間の接触不良が原因です。このような問題は、原因を特定し適切な対策を講じることで迅速に解決できます。さらに、適切な製品選定と定期的な清掃・メンテナンスを行うことで、異音の発生を防ぎ、電磁石の寿命を大幅に延ばすことができます。

幸運をお祈りします。この件に関して他に質問がありましたら、お気軽にお知らせください。

注: メンテナンスを行う前に機器の電源を切ってください。電圧測定やポール面の清掃などの簡単なトラブルシューティング作業から始めて、次に