JP2000097800A - Estimating method of residual service life for copper material - Google Patents
Estimating method of residual service life for copper materialInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、銅材の残存寿命推
定方法に関し、回転機や変電機器や電力変換器等のよう
に繰り返し応力が作用する電気機器の導体について、部
品（導体）の破断に至るまでの残存寿命を部品の変形量
（加速度）を測定することにより推定するようにしたも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for estimating the remaining life of a copper material, and more particularly to a method for estimating a conductor of an electric device such as a rotating machine, a substation device, a power converter, etc., which is subjected to a repetitive stress. Is estimated by measuring the deformation (acceleration) of the part.
【０００２】[0002]
【従来の技術】回転機や電力変換機器等の電気機器では
導体の材料として、銅が多く用いられている。例えば、
回転機のロータバーやコイル等の部材として、銅が使用
されている。このように銅材が多く用いられている理由
としては、材料の価格に対して比較的電気抵抗が低いこ
と、機械的加工が容易であること、材料が入手しやすい
こと等が挙げられる。2. Description of the Related Art Copper is often used as a conductor material in electric equipment such as a rotating machine and a power conversion equipment. For example,
Copper is used as a member such as a rotor bar and a coil of a rotating machine. The reason why the copper material is often used is that the electric resistance is relatively low relative to the price of the material, mechanical processing is easy, and the material is easily available.
【０００３】一方、機械的強度に関しては、銅材は主に
導体として用いられてきたため、構造用鋼（炭素鋼、合
金鋼等）やアルミニウム合金に比べると、機械的強度に
関する研究が少ない。研究が少ない上に、銅材の特徴と
して、明確な疲労限度を持たないため、繰り返し応力が
負荷された場合にはすべての応力範囲で（小さな応力で
あっても）残存寿命設計が必要となり、高度な設計技術
が要求される。On the other hand, with respect to mechanical strength, copper materials have been mainly used as conductors. Therefore, there are few studies on mechanical strength as compared with structural steel (carbon steel, alloy steel, etc.) and aluminum alloys. In addition to the fact that there is little research, and because copper materials do not have a definite fatigue limit, when repeated stresses are applied, a residual life design is required in all stress ranges (even small stresses). Advanced design techniques are required.
【０００４】したがって、現状の銅材部品の設計では、
構造用鋼に比較して大きめの安全率を加味して、Ｓ−Ｎ
曲線を基本とする修正マイナー則を用いて残存寿命を推
定して強度設計を行っている。Therefore, in the current design of copper parts,
Considering a large safety factor compared to structural steel, SN
The strength is designed by estimating the remaining life using the modified minor rule based on the curve.
【０００５】一方、使用中の機器について、銅材の破壊
の予測方法がある場合には、設計精度が低く寿命が短い
場合であっても、機能の停止が推測でき、部品が破損す
る前に部品の交換が可能であるが、現在では破壊の予測
方法に関する研究は行われていないので、機能の停止に
とどまらず、機器の破損に至る場合がある。On the other hand, when there is a method for predicting the destruction of a copper material for a device in use, even if the design accuracy is low and the service life is short, it is possible to infer that the function stops, and before the component is damaged, Although it is possible to replace parts, no research has been conducted on the prediction method of destruction at present, so that not only the function is stopped but also the equipment may be damaged.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】（１）従来の設計技術
における問題点。 まず従来の設計技術における問題点を述べる。銅材の繰
り返し応力が負荷された場合の強度特性として、疲労限
度（繰り返し数に関係なく破壊しない限界の応力振幅）
が存在せず負荷応力が小さい場合であっても、繰り返し
数が多くなると耐えられる応力振幅が減少する（Ｓ−Ｎ
曲線）。(1) Problems in the conventional design technique. First, problems in the conventional design technology will be described. Fatigue limit (stress amplitude at which no fracture occurs regardless of the number of cycles)
, The stress amplitude that can be tolerated decreases as the number of repetitions increases (S-N).
curve).
【０００７】このため、銅材を用いた設計では常に寿命
設計（マイナー則等）が必要となるため、負荷応力の大
きさとその繰り返し数を推定することが必要となる（つ
まり、応力の解析技術が必要となる）。[0007] For this reason, in the design using a copper material, a life design (a minor rule or the like) is always required, so that it is necessary to estimate the magnitude of the applied stress and the number of repetitions thereof (that is, a technique for analyzing the stress). Is required).
【０００８】また、応力が変動する場合には、応力の負
荷パターン（応力振幅と繰り返し数の順番・組み合わせ
等の履歴の影響）により寿命が変化する。このため、応
力が変動する場合には、Ｓ−Ｎ曲線を修正する必要があ
る（つまり、疲労試験により、マイナー則に対応させて
コンテン・ドーランの修正をすることが必要である）。When the stress fluctuates, the life varies depending on the stress load pattern (the effect of the history of the order and combination of the stress amplitude and the number of repetitions). For this reason, when the stress fluctuates, it is necessary to correct the SN curve (that is, it is necessary to correct the content-dolan in accordance with the minor rule by a fatigue test).
【０００９】一方、構造用鋼には疲労限度が存在するた
め、回転機等の寿命が長い製品の多くは、負荷応力を材
料の疲労限度以下にすることにより、疲労強度設計が行
える（つまり、最大応力が疲労限度以下であれば良
い）。On the other hand, since structural steel has a fatigue limit, fatigue strength can be designed for many products having a long life, such as a rotating machine, by setting the applied stress to be equal to or less than the fatigue limit of the material (ie, It is sufficient if the maximum stress is below the fatigue limit).
【００１０】以上のように、銅材を用いた部品の強度
（寿命）設計は、構造用鋼の疲労限度設計より煩雑なた
め、精度を高めるのが難しい。As described above, designing the strength (life) of a component using a copper material is more complicated than designing the fatigue limit of structural steel, and it is difficult to improve the accuracy.
【００１１】（２）従来の破損推定技術における問題
点。 次に従来の破損推定技術における問題点を述べる。設計
技術で精度が十分得られていない場合でも、機器使用中
に部品の損傷が予測できれば、機能停止に対しての事前
準備が可能となり、機能損失の影響を小さくできる。(2) Problems in the conventional damage estimation technique. Next, problems in the conventional damage estimation technique will be described. Even if the design technology does not provide sufficient accuracy, if damage to the components can be predicted during use of the device, advance preparation for a function stop can be made, and the effect of function loss can be reduced.
【００１２】銅材においては、塑性歪みの変化を検出す
ることにより、材料の損傷を予測する研究が行われてい
る。この方法では、材料の損傷が大きい部分（応力が高
い部分）に歪みゲージを取り付けることにより歪みの変
化を検出する必要がある。Research has been conducted on copper materials to predict the damage to the material by detecting changes in plastic strain. In this method, it is necessary to detect a change in strain by attaching a strain gauge to a portion where material damage is large (a portion where stress is high).
【００１３】ところが、歪みゲージはゲージ自身の疲労
強度が１×１０6 〜１×１０7 回しかなく、回転機のよ
うに繰り返し数が１×１０7 回を越えるような部品には
適用できない（つまり、歪みゲージでは短寿命であり適
用できない）。[0013] However, the strain gauge is the fatigue strength of the gauge itself has only 1 × 10 6 ~1 × 10 7 times, the number of repeating as of the rotating machine can not be applied to components, such as more than 1 × 10 7 times ( That is, the strain gauge has a short life and cannot be used.)
【００１４】また、応力集中部にゲージを付ける必要が
あるため、片持ち梁のような構造では歪みを検出するこ
とが難しい（つまり、検出部が限定される）。Further, since it is necessary to attach a gauge to the stress concentration portion, it is difficult to detect distortion in a structure like a cantilever (that is, the detection portion is limited).
【００１５】また、応力が変動した場合の研究が行われ
ていないため、比較できる応力パターンが限られる（つ
まり、データが少ない）。[0015] In addition, since no study has been conducted when the stress fluctuates, the stress pattern that can be compared is limited (that is, the data is small).
【００１６】本発明は、上記実状に鑑み、繰り返し荷重
が作用する電気機器の導体（銅材）の残存寿命を確実に
推定することのできる銅材の残存寿命推定方法を提供す
ることを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a method for estimating the remaining life of a copper material capable of reliably estimating the remaining life of a conductor (copper material) of an electric device to which a repeated load acts. I do.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、電気機器に用いられる銅でなる導体の残存
寿命推定方法であって、振動している前記導体または前
記導体を支持している箇所の加速度を加速度ピックアッ
プにより検出し、振動による応力振幅が１５０ＭＰａで
ある場合には、応力振幅を１５０ＭＰａにして前記導体
と同一部材を初めて振動させたときに測定した加速度の
値に対して、前記加速度ピックアップにより検出した加
速度の値が、１０％増加すると前記導体の残存寿命が約
１０％であると推定し、２０％増加すると前記導体が破
断直前であると推定することを特徴とする。According to another aspect of the present invention, there is provided a method for estimating a remaining life of a conductor made of copper used in electric equipment, the method comprising supporting the vibrating conductor or the conductor. When the stress amplitude due to vibration is 150 MPa, the acceleration at the point where the vibration is applied is 150 MPa. When the value of the acceleration detected by the acceleration pickup increases by 10%, the remaining life of the conductor is estimated to be about 10%, and when the value increases by 20%, the conductor is estimated to be just before breaking. .
【００１８】また本発明の構成は、電気機器に用いられ
る銅でなる導体の残存寿命推定方法であって、振動して
いる前記導体または前記導体を支持している箇所の加速
度を加速度ピックアップにより検出し、振動による応力
振幅が１２０ＭＰａである場合には、応力振幅を１２０
ＭＰａにして前記導体と同一部材を初めて振動させたと
きに測定した加速度の値に対して、前記加速度ピックア
ップにより検出した加速度の値が、１０％増加すると前
記導体の残存寿命が約３０〜４０％であると推定するこ
とを特徴とする。According to another aspect of the present invention, there is provided a method for estimating a remaining life of a conductor made of copper used in electrical equipment, wherein an acceleration of the vibrating conductor or a portion supporting the conductor is detected by an acceleration pickup. However, when the stress amplitude due to vibration is 120 MPa, the stress amplitude is set to 120
When the acceleration value detected by the acceleration pickup increases by 10% with respect to the acceleration value measured when the same member as the conductor is vibrated for the first time at MPa, the remaining life of the conductor is about 30 to 40%. Is characterized in that
【００１９】また本発明の構成は、電気機器に用いられ
る銅でなる導体の残存寿命推定方法であって、振動して
いる前記導体または前記導体を支持している箇所の加速
度を加速度ピックアップにより検出し、振動による応力
振幅が１００ＭＰａである場合には、応力振幅を１００
ＭＰａにして前記導体と同一部材を初めて振動させたと
きに測定した加速度の値に対して、前記加速度ピックア
ップにより検出した加速度の値が、１０％増加すると前
記導体の残存寿命が約４０％であると推定し、５０％増
加すると前記導体が破断直前であると推定することを特
徴とする。According to another aspect of the present invention, there is provided a method of estimating a remaining life of a conductor made of copper used in an electric device, wherein an acceleration of the vibrating conductor or a portion supporting the conductor is detected by an acceleration pickup. When the stress amplitude due to vibration is 100 MPa, the stress amplitude is set to 100
When the acceleration value detected by the acceleration pickup increases by 10% with respect to the acceleration value measured when the same member as the conductor is vibrated for the first time at MPa, the remaining life of the conductor is about 40%. It is characterized in that, when the conductor increases by 50%, it is presumed that the conductor is immediately before breakage.
【００２０】また本発明の構成は、電気機器に用いられ
る銅でなる導体の残存寿命推定方法であって、振動して
いる前記導体または前記導体を支持している箇所の加速
度を加速度ピックアップにより検出し、振動による応力
振幅が８０ＭＰａである場合には、応力振幅を８０ＭＰ
ａにして前記導体と同一部材を初めて振動させたときに
測定した加速度の値に対して、前記加速度ピックアップ
により検出した加速度の値が、２０％増加すると前記導
体の残存寿命が約２０〜４０％であると推定し、５０％
増加すると前記導体が破断直前であると推定することを
特徴とする。The present invention also provides a method for estimating the remaining life of a conductor made of copper used in electric equipment, wherein the acceleration of the vibrating conductor or a portion supporting the conductor is detected by an acceleration pickup. When the stress amplitude due to vibration is 80 MPa, the stress amplitude is
When the acceleration value detected by the acceleration pickup increases by 20% with respect to the acceleration value measured when the same member as the conductor is vibrated for the first time, the remaining life of the conductor is about 20 to 40%. Is estimated to be 50%
When the number increases, it is estimated that the conductor is just before the breakage.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態に係る
銅材（導体）の残存寿命測定方法、並びに、この残存寿
命測定方法の基礎となる実験例について説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for measuring the remaining life of a copper material (conductor) according to an embodiment of the present invention and an experimental example as a basis of the method for measuring the remaining life will be described below.
【００２２】＜材料の塑性変形量の検出方法＞まず初め
に、材料の塑性変形量の検出方法について説明する。疲
労破壊の原因として、塑性歪みの累積が挙げられる。こ
の歪みを検出するため、加速度ピックアップを部品に取
り付ける。部品には繰り返し応力が負荷されているの
で、部品は変形している。この変形量は応力集中部が弾
性変形のみの場合には塑性歪みが発生していないので、
応力が同一なら加速度は変化しない。<Method of Detecting Plastic Deformation of Material> First, a method of detecting the amount of plastic deformation of a material will be described. The cause of fatigue failure is the accumulation of plastic strain. To detect this distortion, an acceleration pickup is attached to the component. The part is deformed because the part is repeatedly subjected to stress. The amount of this deformation is that when the stress concentration part is only elastic deformation, no plastic strain has occurred,
If the stress is the same, the acceleration does not change.
【００２３】しかし、塑性歪み分が加わると変形量が大
きくなるので、加速度も大きくなる。この加速度の変化
量と実験で得られた変化量を対比させることにより、材
料の残存寿命を推定することができる。However, when the amount of plastic strain is added, the amount of deformation increases, and the acceleration also increases. The remaining life of the material can be estimated by comparing the amount of change in the acceleration with the amount of change obtained in the experiment.
【００２４】なお、加速度による検出方法で曲げの場合
には、応力集中部の曲率が大きくなることから、応力集
中部から離れた部品端で変化が大きく検出できる利点が
ある。In the case of bending by the detection method based on acceleration, since the curvature of the stress concentration portion increases, there is an advantage that a large change can be detected at the end of the part remote from the stress concentration portion.
【００２５】上記、加速度ピックアップの長所としては 取り付けや交換が容易である。 取り付け位置の自由度が高い（応力集中部ではなく、
変形が大きくなるところに取り付けることができる）。 測定装置は歪みゲージと同一で良いが、加速度ピック
アップの価格は歪みゲージに対して高価である。As an advantage of the above-described acceleration pickup, it is easy to mount and replace. High degree of freedom of mounting position (not stress concentration part,
It can be installed where the deformation is large). The measuring device may be the same as the strain gauge, but the price of the acceleration pickup is more expensive than the strain gauge.
【００２６】＜銅材の加速度の変化挙動＞次に、銅材の
加速度の変化挙動について説明する。加速度による寿命
推定方法については、導体によく用いられているタフピ
ッチ銅（ＪＩＳ・Ｃ１１００−１／２Ｈ、焼鈍し材）に
ついて、加速度の変化と寿命との関係を実験により求め
た。<Change Behavior of Acceleration of Copper Material> Next, the change behavior of the acceleration of the copper material will be described. Regarding the method of estimating life by acceleration, the relationship between the change in acceleration and the life of tough pitch copper (JIS C1100-1 / 2H, annealed material) that is often used for conductors was determined by experiments.
【００２７】測定方法 ａ）試験片１（図２参照）としては次のようなものを使
用した。使用した材料はタフピッチ銅（ＪＩＳ・Ｃ１１
００−１／２Ｈ）で、焼鈍しの熱処理を施してある。形
状は長さ１２０ｍｍ、幅５０ｍｍの板の中央部にＲ３０
ｍｍの緩やかな切欠を有する、試験部の幅３０ｍｍ、厚
さ３．２ｍｍの平板である。Measurement Method a) The following test piece 1 (see FIG. 2) was used. The material used was tough pitch copper (JIS C11
(00-1 / 2H) for the annealing heat treatment. The shape is R30 at the center of a plate 120 mm long and 50 mm wide.
It is a flat plate with a width of 30 mm and a thickness of 3.2 mm of the test part, which has a gentle notch of mm.
【００２８】ｂ）疲労試験器としては次のようなものを
使用した。図１に示すように試験機（平面曲げ試験機）
２は曲げねじり疲労試験機で、本機の容量は９８Ｎ−
ｍ、試験速度は３３Ｈｚである。荷重の負荷形式は平面
曲げで、試験片１に曲げモーメントが均一に負荷される
構造となっている。B) The following was used as a fatigue tester. Testing machine as shown in Fig. 1 (plane bending testing machine)
2 is a bending and torsion fatigue tester whose capacity is 98N-
m, the test speed is 33 Hz. The load is of a flat bending type, and the bending moment is uniformly applied to the test piece 1.
【００２９】また、本機では曲げモーメントの設定を錘
の偏心量により作用させている、荷重一定型となってい
る。なお、応力の表示は曲げモーメントを試験片１の断
面係数で除した公称応力で示す。The present machine is of a constant load type in which the bending moment is set by the eccentricity of the weight. The stress is indicated by the nominal stress obtained by dividing the bending moment by the section modulus of the test piece 1.
【００３０】ｃ）加速度測定器としては次のようなもの
を使用した。加速度ピックアップ３（図１，図２参照）
は歪みゲージ型（容量５０Ｇ）で、アンプには専用の測
定器（カードスコープ）を用いた。加速度ピックアップ
３の測定する速度は１６００Ｈｚとし、３３Ｈｚの試験
速度に対して、加速度の変化が検出（正弦波が再現）で
きる分解能とした。C) The following was used as the accelerometer. Acceleration pickup 3 (see FIGS. 1 and 2)
Is a strain gauge type (capacity: 50 G), and a dedicated measuring instrument (card scope) was used for the amplifier. The speed measured by the acceleration pickup 3 was 1600 Hz, and the resolution was such that a change in acceleration could be detected (a sine wave was reproduced) for a test speed of 33 Hz.
【００３１】加速度ピックアップ３により検出したデー
タは、パソコン４（図１参照）でデータ処理されて加速
度が求められる。加速度の求め方は、測定した結果測定
時間と加速度値の関係を正弦波とみなして、この正弦波
の６波分の全振幅の平均値を１／２倍した値を加速度と
した。The data detected by the acceleration pickup 3 is subjected to data processing by the personal computer 4 (see FIG. 1) to determine the acceleration. The acceleration was determined by regarding the relationship between the measurement time and the acceleration value as a sine wave as a result of the measurement, and determining the acceleration as a value obtained by halving the average value of all the amplitudes of the six sine waves.
【００３２】ｄ）加速度の測定は次のようにした。試験
片１の自由端（荷重負荷部）のチャック部に、チャック
用スペーサ板５を挟み込みこの板に加速度ピックアップ
３を接着剤で固定した（図２参照）。D) The acceleration was measured as follows. A chuck spacer plate 5 was inserted into a chuck portion at a free end (load-loading portion) of the test piece 1, and the acceleration pickup 3 was fixed to this plate with an adhesive (see FIG. 2).
【００３３】この方法だと、加速度ピックアップ３を直
接試験片１に取り付ける必要がないので、試験片１を交
換した場合でも、測定位置が変化することはない。ま
た、複数の加速度ピックアップが取り付け可能なので、
加速度ピックアップの寿命を越えるような回数であって
も交換が容易に行えるので、多数回の測定が可能であ
る。According to this method, since the acceleration pickup 3 does not need to be directly attached to the test piece 1, even if the test piece 1 is replaced, the measurement position does not change. Also, since multiple acceleration pickups can be attached,
Even if the number of times exceeds the life of the acceleration pickup, replacement can be easily performed, so that measurement can be performed many times.
【００３４】なお、図２に示すように、試験片１は面１
ａの部分で固定され、また、矢印Ａ方向に応力が負荷さ
れる。Incidentally, as shown in FIG.
The portion is fixed at the portion a, and a stress is applied in the direction of arrow A.
【００３５】測定結果を次に示す。 ａ）応力振幅が１５０ＭＰａの場合 図３は試験開始直後に測定した加速度を示す。応力振幅
が１５０ＭＰａ（Ｎ／ｍ2 ）の場合における、破断寿命
比ｎ／Ｎｆ（Ｎｆ：破断繰り返し数、１００％で破断繰
り返し数となるように無次元化したもの）と、試験開始
直後に測定した加速度（図３）からの加速度の変化率ａ
ｉ／ａ０の関係を、図４に示す。The measurement results are shown below. a) When the stress amplitude is 150 MPa FIG. 3 shows the acceleration measured immediately after the start of the test. When the stress amplitude is 150 MPa (N / m 2 ), the rupture life ratio n / Nf (Nf: number of rupture repetitions, dimensionless so that the number of rupture repetitions is 100%) is measured immediately after the start of the test. Rate of change a from the applied acceleration (FIG. 3)
FIG. 4 shows the relationship of i / a0.
【００３６】図４から、寿命が６０％を過ぎると加速度
は繰り返し回数とともに大きくなり、加速度が５％大き
くなったところでは、残存寿命は約２０％であることが
わかる。FIG. 4 shows that when the life exceeds 60%, the acceleration increases with the number of repetitions, and when the acceleration increases by 5%, the remaining life is about 20%.
【００３７】ｂ）応力振幅が１２０ＭＰａの場合 応力振幅が１２０ＭＰａの場合には、繰り返し数（寿
命）と加速度の変化を示す図５から、寿命が７０％を過
ぎると加速度は５〜１０％程増加することがわかる。そ
の後、加速度は繰り返し数とともに若干増加することが
わかった。B) When the stress amplitude is 120 MPa When the stress amplitude is 120 MPa, FIG. 5 showing the change in the number of repetitions (life) and the acceleration shows that the acceleration increases by about 5 to 10% when the life exceeds 70%. You can see that Thereafter, the acceleration was found to increase slightly with the number of repetitions.
【００３８】ｃ）応力振幅が１００ＭＰａの場合 応力振幅が１００ＭＰａの場合には、繰り返し数（寿
命）と加速度の変化を示す図６から、寿命が７０％を過
ぎると加速度が約１０％増加することがわかる。その
後、繰り返し数とともに加速度が増加し５０％程増えた
時には寿命がほとんど尽きていることがわかる。C) In the case where the stress amplitude is 100 MPa When the stress amplitude is 100 MPa, FIG. 6 showing the change in the number of repetitions (life) and the acceleration shows that the acceleration increases by about 10% when the life exceeds 70%. I understand. Thereafter, when the acceleration increases with the number of repetitions and increases by about 50%, it can be seen that the life is almost exhausted.
【００３９】ｄ）応力振幅が８０ＭＰａの場合 応力振幅が８０ＭＰａの場合には、繰り返し数（寿命）
と加速度の変化を示す図７から、寿命が約６０％を過ぎ
ると加速度が１０％程増加していることがわかる。また
寿命が９０％過ぎると加速度の増加が著しくなり、加速
度の増加が５０％を越えると、まもなく破断に至ること
がわかる。D) When the stress amplitude is 80 MPa When the stress amplitude is 80 MPa, the number of repetitions (life)
From FIG. 7 showing the change in acceleration and acceleration, it can be seen that the acceleration increases by about 10% when the life exceeds about 60%. It can also be seen that if the life is over 90%, the acceleration increases significantly, and if the acceleration exceeds 50%, it will soon break.
【００４０】ｅ）応力振幅が６０ＭＰａの場合 応力振幅が６０ＭＰａの場合には、繰り返し数（寿命）
と加速度の変化を示す図８から、応力が小さいので変形
量も小さくなったため、寿命と加速度の変化の関係はば
らついており単調増加の傾向となっていないことがわか
る。このため、加速度の変化による寿命の推定は本シス
テムの範囲では適用できないが、破断直前で加速度が増
加していることがわかる。E) When the stress amplitude is 60 MPa When the stress amplitude is 60 MPa, the number of repetitions (life)
From FIG. 8 showing the change in acceleration and the change in acceleration, it can be seen that the relationship between the life and the change in acceleration varies because the stress is small and the amount of deformation is also small, and does not tend to increase monotonically. For this reason, the estimation of the life based on the change in acceleration cannot be applied within the scope of the present system, but it can be seen that the acceleration has increased just before the fracture.
【００４１】ｆ）応力が変動した場合 繰り返し応力振幅を６０ＭＰａと１２０ＭＰａに交互に
変えた場合の、繰り返し数（寿命）と加速度の変化結果
を図９に示す。図９から、加速度のばらつきが大きくな
り、加速度の変化から残存寿命の推定は困難であること
がわかる。F) When the stress fluctuates FIG. 9 shows the results of changes in the number of repetitions (life) and acceleration when the amplitude of the repetitive stress is alternately changed to 60 MPa and 120 MPa. From FIG. 9, it can be seen that the variation in the acceleration becomes large and it is difficult to estimate the remaining life from the change in the acceleration.
【００４２】＜残存寿命推定方法＞上記したように、タ
フピッチ銅を用いた部品の残存寿命推定のため、疲労過
程中に発生する材料の変位により発生する加速度（塑性
歪み）の変化に注目し、各繰り返し応力振幅での加速度
の増加量と寿命との関係を実験により検討した。この結
果を、繰り返し荷重が作用する電気機器（回転機や変電
機器等）の導体の疲労破壊防止のために適用すると、導
体の加速度の測定結果により次のような残存寿命の評価
が行える。<Remaining Life Estimation Method> As described above, in order to estimate the remaining life of a component using tough pitch copper, attention is paid to a change in acceleration (plastic strain) generated due to displacement of a material generated during a fatigue process. The relationship between the amount of increase in acceleration at each repetitive stress amplitude and the life was examined experimentally. When this result is applied to prevent fatigue damage of a conductor of an electric device (a rotating machine, a substation device, or the like) to which a repeated load acts, the following remaining life can be evaluated from the measurement result of the acceleration of the conductor.
【００４３】（１）応力振幅が１５０ＭＰａの場合 図４に示す試験データから、応力振幅が１５０ＭＰａの
場合には次のような残存寿命の評価ができる。つまり応
力振幅を１５０ＭＰａにして電気機器の導体と同一部材
を初めて振動させたときに測定した加速度の値（前述し
た測定試験開始直後に測定した加速度の値）に対して、
電気機器の導体の加速度が１０％程増加すると、残存寿
命は約１０％であると推定でき、部品を至急交換するこ
とが望ましい。また、電気機器の導体の加速度が２０％
程増加した場合は、破断直前であると推定でき、装置の
損傷防止から、使用を直ちに中止するべきである。(1) When the stress amplitude is 150 MPa From the test data shown in FIG. 4, when the stress amplitude is 150 MPa, the following remaining life can be evaluated. That is, with respect to the acceleration value measured when the same member as the conductor of the electric device is vibrated for the first time with the stress amplitude set to 150 MPa (the acceleration value measured immediately after the start of the measurement test described above),
When the acceleration of the conductor of the electrical device increases by about 10%, the remaining life can be estimated to be about 10%, and it is desirable to replace the component immediately. In addition, the acceleration of conductors of electrical equipment is 20%
If it has increased so much, it can be estimated that it is just before the breakage, and the use should be stopped immediately to prevent damage to the device.
【００４４】（２）応力振幅が１２０ＭＰａの場合 図５に示す試験データから、応力振幅が１２０ＭＰａの
場合には次のような残存寿命の評価ができる。つまり応
力振幅を１２０ＭＰａにして電気機器の導体と同一部材
を初めて振動させたときに測定した加速度の値（前述し
た測定試験開始直後に測定した加速度の値）に対して、
電気機器の導体の加速度が１０％程増加すると、残存寿
命は約３０〜４０％程であると推定でき、部品を早期に
交換することが望ましい。(2) When the stress amplitude is 120 MPa From the test data shown in FIG. 5, when the stress amplitude is 120 MPa, the following remaining life can be evaluated. In other words, with respect to the acceleration value measured when the same member as the conductor of the electric device is vibrated for the first time with the stress amplitude set to 120 MPa (the acceleration value measured immediately after the start of the measurement test described above),
When the acceleration of the conductor of the electrical device increases by about 10%, the remaining life can be estimated to be about 30 to 40%, and it is desirable to replace the component early.
【００４５】（３）応力振幅が１００ＭＰａの場合 図６に示す試験データから、応力振幅が１００ＭＰａの
場合には次のような残存寿命の評価ができる。つまり応
力振幅を１００ＭＰａにして電気機器の導体と同一部材
を初めて振動させたときに測定した加速度の値（前述し
た測定試験開始直後に測定した加速度の値）に対して、
電気機器の導体の加速度が１０％程増加すると、残存寿
命は約４０％であると推定でき、部品の交換を検討した
方が良い。また、電気機器の導体の加速度が約５０％増
加した場合は、破断直前であると推定でき、装置の損傷
防止から、使用を直ちに中止するべきである。(3) When the stress amplitude is 100 MPa From the test data shown in FIG. 6, when the stress amplitude is 100 MPa, the following remaining life can be evaluated. In other words, with respect to the acceleration value measured when the same member as the conductor of the electric device was vibrated for the first time with the stress amplitude set to 100 MPa (the acceleration value measured immediately after the start of the measurement test described above),
If the acceleration of the conductor of the electrical device increases by about 10%, the remaining life can be estimated to be about 40%, and it is better to consider replacing the parts. Further, when the acceleration of the conductor of the electric device increases by about 50%, it can be estimated that it is immediately before the breakage, and the use should be stopped immediately to prevent damage to the device.
【００４６】（４）応力振幅が８０ＭＰａの場合 図７に示す試験データから、応力振幅が８０ＭＰａの場
合には次のような残存寿命の評価ができる。つまり応力
振幅を８０ＭＰａにして電気機器の導体と同一部材を初
めて振動させたときに測定した加速度の値（前述した測
定試験開始直後に測定した加速度の値）に対して、電気
機器の導体の加速度が２０％程増加すると、残存寿命は
約２０〜４０％であると推定でき、部品の交換を検討し
た方が良い。また、電気機器の導体の加速度が約５０％
増加した場合は、破断直前であると推定でき、装置の損
傷防止から、使用を直ちに中止するべきである。(4) When the Stress Amplitude is 80 MPa From the test data shown in FIG. 7, when the stress amplitude is 80 MPa, the following remaining life can be evaluated. That is, the acceleration value measured when the same member as the conductor of the electric device is vibrated for the first time with the stress amplitude set to 80 MPa (the acceleration value measured immediately after the start of the measurement test described above) is compared with the acceleration value of the conductor of the electric device. Is increased by about 20%, the remaining life can be estimated to be about 20 to 40%, and it is better to consider replacing parts. In addition, the acceleration of conductors of electrical equipment is about 50%
If it increases, it can be estimated that it is just before the breakage, and the use should be stopped immediately to prevent damage to the device.
【００４７】[0047]
【発明の効果】以上、実施の形態と共に具体的に説明し
たように、本発明では、繰り返し応力が作用する電気機
器に用いられる銅でなる導体の残存寿命を確実に推定で
き、部品交換の時期を適切に推定できると共に、電気機
器の損傷を防止することができる。As described above in detail with the embodiments, according to the present invention, it is possible to reliably estimate the remaining life of a conductor made of copper used in an electric device subjected to repeated stress, and to replace parts. Can be appropriately estimated, and damage to the electric device can be prevented.
【図１】本発明方法の基礎となる実験を行うための実験
装置を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing an experimental apparatus for performing an experiment which is a basis of a method of the present invention.
【図２】加速度ピックアップの取り付け状態を示す斜視
図。FIG. 2 is a perspective view showing an attached state of an acceleration pickup.
【図３】加速度波形の一例を示す波形図。FIG. 3 is a waveform chart showing an example of an acceleration waveform.
【図４】応力振幅が１５０ＭＰａの場合における、繰り
返し数（寿命）と加速度の変化を示す特性図。FIG. 4 is a characteristic diagram showing changes in the number of repetitions (life) and acceleration when the stress amplitude is 150 MPa.
【図５】応力振幅が１２０ＭＰａの場合における、繰り
返し数（寿命）と加速度の変化を示す特性図。FIG. 5 is a characteristic diagram showing changes in the number of repetitions (life) and acceleration when the stress amplitude is 120 MPa.
【図６】応力振幅が１００ＭＰａの場合における、繰り
返し数（寿命）と加速度の変化を示す特性図。FIG. 6 is a characteristic diagram showing changes in the number of repetitions (life) and acceleration when the stress amplitude is 100 MPa.
【図７】応力振幅が８０ＭＰａの場合における、繰り返
し数（寿命）と加速度の変化を示す特性図。FIG. 7 is a characteristic diagram showing changes in the number of repetitions (life) and acceleration when the stress amplitude is 80 MPa.
【図８】応力振幅が６０ＭＰａの場合における、繰り返
し数（寿命）と加速度の変化を示す特性図。FIG. 8 is a characteristic diagram showing changes in the number of repetitions (life) and acceleration when the stress amplitude is 60 MPa.
【図９】応力振幅が１２０ＭＰａで途中に６０ＭＰａを
負荷した場合における、繰り返し数（寿命）と加速度の
変化を示す特性図。FIG. 9 is a characteristic diagram showing changes in the number of repetitions (life) and acceleration when a stress amplitude is 120 MPa and a load of 60 MPa is applied halfway.
１ 試験片 ２ 平曲げ試験機 ３ 加速度ピックアップ ４ パソコン ５ チャック用スペーサ板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Test piece 2 Flat bending tester 3 Acceleration pickup 4 Personal computer 5 Spacer plate for chuck
Claims (4)
存寿命推定方法であって、 振動している前記導体または前記導体を支持している箇
所の加速度を加速度ピックアップにより検出し、 振動による応力振幅が１５０ＭＰａである場合には、 応力振幅を１５０ＭＰａにして前記導体と同一部材を初
めて振動させたときに測定した加速度の値に対して、前
記加速度ピックアップにより検出した加速度の値が、１
０％増加すると前記導体の残存寿命が約１０％であると
推定し、２０％増加すると前記導体が破断直前であると
推定することを特徴とする銅材の残存寿命推定方法。1. A method for estimating a remaining life of a conductor made of copper used for an electric device, comprising: detecting an acceleration of the vibrating conductor or a portion supporting the conductor by an acceleration pickup; When the amplitude is 150 MPa, the value of the acceleration detected by the acceleration pickup is 1 with respect to the value of the acceleration measured when the same member as the conductor is vibrated for the first time with the stress amplitude set to 150 MPa.
A method for estimating the remaining life of a copper material, comprising: estimating that the remaining life of the conductor is about 10% when increasing by 0%, and estimating that the conductor is just before breaking when increasing by 20%.
存寿命推定方法であって、 振動している前記導体または前記導体を支持している箇
所の加速度を加速度ピックアップにより検出し、 振動による応力振幅が１２０ＭＰａである場合には、 応力振幅を１２０ＭＰａにして前記導体と同一部材を初
めて振動させたときに測定した加速度の値に対して、前
記加速度ピックアップにより検出した加速度の値が、１
０％増加すると前記導体の残存寿命が約３０〜４０％で
あると推定することを特徴とする銅材の残存寿命推定方
法。2. A method for estimating a remaining life of a conductor made of copper used for an electric device, comprising: detecting an acceleration of the vibrating conductor or a portion supporting the conductor by an acceleration pickup; When the amplitude is 120 MPa, the value of the acceleration detected by the acceleration pickup is 1 with respect to the value of the acceleration measured when the same member as the conductor is vibrated for the first time with the stress amplitude set to 120 MPa.
A method for estimating the remaining life of a copper material, wherein the remaining life of the conductor is estimated to be about 30 to 40% when the conductor life increases by 0%.
存寿命推定方法であって、 振動している前記導体または前記導体を支持している箇
所の加速度を加速度ピックアップにより検出し、 振動による応力振幅が１００ＭＰａである場合には、 応力振幅を１００ＭＰａにして前記導体と同一部材を初
めて振動させたときに測定した加速度の値に対して、前
記加速度ピックアップにより検出した加速度の値が、１
０％増加すると前記導体の残存寿命が約４０％であると
推定し、５０％増加すると前記導体が破断直前であると
推定することを特徴とする銅材の残存寿命推定方法。3. A method for estimating a remaining life of a conductor made of copper used for an electric device, comprising: detecting an acceleration of the vibrating conductor or a portion supporting the conductor by an acceleration pickup; When the amplitude is 100 MPa, the acceleration value detected by the acceleration pickup is 1 with respect to the acceleration value measured when the same member as the conductor is vibrated for the first time with the stress amplitude set to 100 MPa.
A method for estimating the remaining life of a copper material, comprising: estimating that the remaining life of the conductor is about 40% when increasing by 0%, and estimating that the conductor is just before breaking when increasing by 50%.
存寿命推定方法であって、 振動している前記導体または前記導体を支持している箇
所の加速度を加速度ピックアップにより検出し、 振動による応力振幅が８０ＭＰａである場合には、応力
振幅を８０ＭＰａにして前記導体と同一部材を初めて振
動させたときに測定した加速度の値に対して、前記加速
度ピックアップにより検出した加速度の値が、２０％増
加すると前記導体の残存寿命が約２０〜４０％であると
推定し、５０％増加すると前記導体が破断直前であると
推定することを特徴とする銅材の残存寿命推定方法。4. A method for estimating a remaining life of a conductor made of copper used for an electric device, comprising: detecting an acceleration of the vibrating conductor or a portion supporting the conductor by an acceleration pickup; When the amplitude is 80 MPa, the acceleration value detected by the acceleration pickup is increased by 20% with respect to the acceleration value measured when the same member as the conductor is vibrated for the first time at the stress amplitude of 80 MPa. Then, the remaining life of the conductor is estimated to be about 20 to 40%, and if it increases by 50%, it is estimated that the conductor is just before breaking.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10267624A JP2000097800A (en) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | Estimating method of residual service life for copper material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10267624A JP2000097800A (en) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | Estimating method of residual service life for copper material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000097800A true JP2000097800A (en) | 2000-04-07 |
Family
ID=17447281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10267624A Withdrawn JP2000097800A (en) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | Estimating method of residual service life for copper material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000097800A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130257450A1 (en) * | 2012-03-27 | 2013-10-03 | Takahiro Omori | Electronic apparatus, a method for deciding a failure, and a method for estimating a fatigue life |
| WO2015140945A1 (en) * | 2014-03-19 | 2015-09-24 | 株式会社日立製作所 | Fatigue tester |
| CN106043160A (en) * | 2015-04-08 | 2016-10-26 | 罗伯特·博世有限公司 | Method for operating electrified motor vehicle |
-
1998
- 1998-09-22 JP JP10267624A patent/JP2000097800A/en not_active Withdrawn
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