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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:CPUクーラーのような冷却ファンのベアリングの電…)

CPUクーラーの冷却ファンのベアリングの電食について

2023/09/06 16:45

このQ&Aのポイント
  • CPUクーラーのような冷却ファンのベアリングの電食は本当に発生するのでしょうか。問題視する必要はあるのでしょうか。
  • モーター本体と回転軸が大きな電流ループを構成する金属構造体に取り付けられたり、大地間と強く静電結合しているような動力モーターのベアリングでは電食はよくある話のようですが、弱電器機内部の不要輻射が原因でCPUクーラーのモーターのようなものでも発生することはどう考えても私にはあり得ない気がします。
  • シャフトとシリンダー間に電源をつないで電流を流して回転させておくと20mA程度の電流でも数日でベアリングがダメになるのは実験で分かっています。
※ 以下は、質問の原文です

CPUクーラーのような冷却ファンのベアリングの電…

2010/06/02 09:09

CPUクーラーのような冷却ファンのベアリングの電食は本当に発生するのでしょうか

CPUクーラーのような冷却ファンのベアリングの電食は本当に発生するのでしょうか。問題視する必要はあるのでしょうか。
もし発生するなら、どのような方向の交番磁界によってどういう経路に
電流が流れるからでしょうか。
皆様のご意見を聞きたく、質問した次第です。

(この質問はokwaveに投稿したものですが、回答が付かないためあちらは削除
して、こちらに再投稿しました。ご容赦ください。)

モーター本体と回転軸が大きな電流ループを構成する金属構造体に取り付け
られたり、大地間と強く静電結合しているような動力モーターのベアリング
では電食はよくある話のようですが、
弱電器機内部の不要輻射が原因でCPUクーラーのモーターのようなものでも
発生することはどう考えても私にはあり得ない気がします。

情報源は以下のwebページです。
http://www.sanyodenki.co.jp/products/sanace/fanden.html

以下は同社の防電食ファンのリーフレットですが、
http://www.sanyodenki.co.jp/news/2003/pdf/ElectrolyticCorrosion.pdf
電食を起こす電流ループを構成しうるのは、ベアリングを納めている
シリンダーとベアリングとシャフトのみです。
全体でせいぜい直径1センチ、長さ2センチ程度の大きさです。

ファンの停止時にはシャフトとシリンダーはボールを介して導通があります
が、回転時にはボールが油膜をまとうため、シャフトとシリンダー間に1~3V
程度の電圧をかけないと油膜が絶縁破壊して電流が流れることはありせん。
回転によって常に油膜が形成されるため、油膜がツェナーダイオードの
ような特性を持ちます。

シャフトとシリンダー間に電源をつないで電流を流して回転させておくと
20mA程度の電流でも数日でベアリングがダメになるのは実験で分かって
います。

質問者が選んだベストアンサー

ベストアンサー
2010/06/02 19:07
回答No.4

とりあえず
24時間鯖を何年も動かしているが
冷却ファンのトラブルは一回だけ(2年ぐらい使ったグラボのモータ焼けだけです)

http://www.sanyodenki.co.jp/products/sanace/fanden.html
を読むと強磁界を発生させる部品のそばであって

1 スイッチング電源・整流器 6ヶ月~2年
2 UPS 6ヶ月~2年
3 汎用インバータ 1年~1.5年
4 空気清浄器 2~3ヶ月
5 液晶ディスプレイ用インバータ 6ヶ月~

です

低い電圧で動作する情報・通信機器などでは電磁ノイズが小さいため冷却ファンの電食発生はほとんどありません。
ただし,数百ワット程度のパソコン電源でも高密度に実装するとファンの電食が発生する場合があります

パソコン電源もピンからキリまであって
300Wクラスから700Wクラスまである
多分そのうちの最高クラス700W級のやつの電源部のことだと思う


CPUの消費電力=悪名高いPENーDでも130W
(TDP=熱設計電力=消費電力とほぼ等しい)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%86%B1%E8%A8%AD%E8%A8%88%E9%9B%BB%E5%8A%9B
で電波でもれるエネルギーはごく微量でほとんどが熱になってる
(エネルギー保存の法則)

また放熱板をかましてあり放熱板はGNDと接続されているので
電食が起こるようなエネルギーは届かないとおもう



>>冷却ファン周囲には、水分が発生
CPU周りの温度は40~50度程度あり夏場だと70度近くまで上がる
CPUで目玉焼き
http://kotsubu.net/Challe/38.html
この環境で 結露は考えにくい


結露が考えられるのは
ペルチェ素子を使ったシステムか水冷式のもの
CPUの発熱量をなめてはいけない



漏電
電源が劣化したり安物の電源だと漏電します
しゃれにならないぐらいもれます
本来は接地されているのですが、ご存知のように接地していないものもあります
この場合は電食の可能性は起きます

リンク先のファンはボディーも金属っぽいので
こっちの影響だと思う



とりあえず樹脂フレームの一般ファンなら考えなくてもいいと思う
ちなみに
1000rpmx24時間x3ヶ月=1億2960万回転なので
流体軸受以外は寿命です


まあ普通流体軸受けだろうに
ってあれ?(質問内容を読み返してください)




回答1にも書いてあるけど
たぶんエコエコ詐欺みたいなもんだと思う
(効果はわからないけどおまじないで…)

お礼

2010/06/09 17:30

お返事が遅れましたが、ご回答ありがとうございます。

漏電も、ファンのボディが金属でも、ベアリングのボール・レース間が
電流経路となることは考えられないので、電食は起きないかと思います。

あとは、ただの寿命を電食と勘違いしているかですね。

寿命を決定する要因の一つに、熱と回転によるグリスの減少があるようです。
分解能0.1mgの分析天秤を購入したので、グリスの減少速度を測定する
実験をする予定です。

質問者

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この質問は投稿から一年以上経過しています。
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質問する

その他の回答 (5件中 1~5件目)

2010/06/02 21:08
回答No.5

ご質問者さんが、補足で記入なさった内容に共感します。

質問の最後の部分に記入なさっていますが、実験により事実を確認されてい
るところは、「教えて君」が多いなか、とても研究熱心な質問者さんと
感じました。

外部磁界によって生じるのは誘導電圧ですから、流れるのは交流電流です。
直流電流は特殊な条件が成立しない限り流れない筈です。従って、特殊な
条件がない限り電蝕は問題視しなくてよいと思います。

では、特殊な条件とは?思いつくものを上げてみると、
(1)単極モータのような磁路が形成されている場合
(2)誘導によって発生した電圧が、接抵抗の非線形性によって整流され
 直流分が発生するような場合

思いつきですので、信頼に足るものか自信はありません。

お礼

2010/06/09 17:21

お返事が遅れてしまいましたが、ご回答ありがとうございます。

誘導電流によるベアリングの電食は、交流電流のみでも起ります。
グリスの絶縁を破って非常に狭い範囲で発生する放電熱によって
ボールやレースが損傷するようです。

ベアリングの内輪はシャフトとともに回転していますから、
磁界があれば単極発電機となりそうですが、ボールとレース間に
電流が流れないと電食はおきません。電流は、

シャフト→ベアリング1の内輪→そのボール→その外輪→
シリンダー→ベアリング2の外輪→そのボール→シャフト

の経路でしか流れ得ません。そうすると、ベアリング1とベアリング2
は同方向に回転しているので、これらの周囲の磁界強さまたは向きが
大きく異ならないと電流が流れません。

1cmも離れていないベアリング周辺の磁界が大きく異なるとなると
とんでもなく高い周波数の電磁界が存在必要性があり、ちょっと
現実的にはなさそうです。

いずれにせよ電食は問題視する必要性は無さそうな感じですね。

教えて君も困りますが、根拠のない憶測で自信たっぷりに行動する
人も多くて困るんですよねぇ。

質問者
2010/06/02 18:18
回答No.3

EMC対策が煩くなった分不要輻射が外に出ないってことは閉じ込めてる訳で機器の中は電磁気でいっぱいですよね。
スイッチング電源の高周波化も進み結構きつい世界かも。工作機械でもファンのベアリング不良と思われる交換は度々経験しました。「EMCガード」は付いてましたけど。保守サービスで予備のファンを在庫して自分で交換してました。

お礼

2010/06/09 17:39

お返事が遅れましたが、ご回答ありがとうございます。

機器内部の電磁界については、先の補足でも書きましたが、小型のファンの
ベアリングに電食が起るよう強さなら、電子回路がまともに動作しないと
思われます。

今私のところでも比較的早期のファン故障が多発しているのですが、
グリスの物性や量などが不適切ではないかと考えて実験を計画している
ところです。

質問者
2010/06/02 13:59
回答No.2

電気や電子専攻でないので、質問内容と異なった記述をするかもしれませんがご容赦を。

さて、冷却ファン周囲には、水分が発生する可能性が高いと考えます。

そして、異種金属の接触部にその水分が、常時でなくても時々あっても電池効果が発生。

また、その周囲に電気が通れば磁界が発生し、微弱電流が流れる要因ができます。

それらが、相乗効果で腐食しているのではと、小生は想像しています。

ヒートサイクル ⇒ 結露 ⇒ 油膜破壊 にて、全て(全数)ではないけど、

腐食が発生する環境が整うと感じています。

お礼

2010/06/09 17:43

お返事が遅れましたが、ご回答ありがとうございます。

ベアリングのボールとレースは炭素鋼もしくはステンレス鋼で
材質が違っていたとしてもほとんど化学的な起電力は発生しません。

質問者
2010/06/02 09:35
回答No.1

電磁界解析のプロがいれば、数値的にも答えが出る問題ですね。

  [電食の防止策]
   (3)一般的な冷却ファンに「EMCガード」を取り付ける

には笑った。。。。
安い!! 電蝕云々でなくても付けるだろうし、組付けまでして@30_でどうか?

これに関係なくセラ球は寿命も長いが、ハウジングが鋼なら効果は限られる。

油膜は変動もあるだろうし、微細な摩耗粉がわるさしてでも、ごく散発的には絶縁破壊が起こるような気がします。

他、ミネベア、電産、オリエンタルを覗いたが、そのような注意書きは見当たらず。この辺は二流メーカなのか ヤマヨウが香具師なのか

あの枠をEMCガードと言うのは初耳、それよか渦巻きは『パナ・ガード』と名付けたほうがピッタリ・・・と思いだし大笑いさせていただきました。

効果は3デシ? 6デシは無理?

お礼

2010/06/09 17:50

ご回答ありがとうございます。

確かに、電圧以外の要因で絶縁破壊が起きれば、微弱な電磁界でも
電食が起きる可能性はあります。

しかし、1つのベアリングでレース・ボール・レース間の2個所、
もう一つのベアリングで同じように2個所、合計4個所の油膜が
同時に絶縁破壊しないと構造的に電流は流れません。

もしそういうことが起るなら、多分、そのベアリング内部には大量の磨耗粉や
導電性塵埃が蓄積しているか、グリスが枯渇している状態です。
これってもう電食以前に寿命ですよね。

やっぱりエコエコ・・・でしょうかね。

質問者

補足

2010/06/02 10:03

電磁解析はしていないのですが、1ターンコイルを想定した概算ですと、
コイル断面積2E-4m^2、比透磁率1だと、このコイルに2Vの起電力を生じさせる
磁界の強さは、
1MHzで1000A/m以上、1GHzでも1A/m以上になるかと思います。

電磁波の電界強度で考えると波動インピーダンスの想定にもよりますが
さらにベラボウに大きな値になります。

そんな電磁界に産業用PCのような電子機器がさらされたら誤動作どころか
壊れてしまいそうな気がします。

第一、誘導電流はほとんどシリンダーに流れそうなので、ベアリングに
油膜の絶縁を破れるような電圧はかかりようがないと思うのですが。

質問者

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