石油掘削のためにあらゆる方向に掘り進む過酷な条件に 耐えうるモータ

図 1: 採掘プラットフォームから地中への掘削は垂直方向のみにと
どまりません。あらゆる方向へ向かって1つまたは複数のボーリン
グを掘り下げることが可能です。
石油掘削のためにあらゆる方向に掘り進む過酷な条件に
耐えうるモータ
石油と天然ガスを得るためには採掘用の革新的な最新技術が必要です。大深度掘削用の機材には、最高
200 °C の温度や振動、非常に高い圧力といった、極度の条件に耐えられることが求められます。こうしたさまざ
まな課題に挑むマクソンのブラシレス DC モータは、様々な掘削アプリケーション、油圧バルブ制御や作動装置、
測定装置の機能のために用いられています。
世界中のエネルギー消費の 85 パーセントが、石油・ガス・石炭といった化石燃料に依存しています。しかし、地球
に埋蔵されているこれらの貴重な資源を得ようとすれば更に深く掘り進まねばなりません。大深度掘削技術(石
油・ガス探索では「ダウンホール掘削」)は、深度 2,500 メートル以上での石油とガスの採掘を可能にします。傾斜
掘り技術(坑跡を傾斜させる掘削方法)を取り入れることで、深度約 5,000 メートル、最長掘削距離 11,000 メート
ルまでの掘削が可能になり、これまで到達できなかった深さに眠る地下資源の探鉱が実現します。
すべての掘削において共通するのは、使用される機材に要求される水準がきわめて高いということです。とりわけ
ドリルビットは極端な条件にも耐えられなければなりません。ブラシ付やブラシレス DC モータは温度や圧力、掘
削作業中に発生する強い振動に耐える必要があります。
マクソンの Heavy Duty 仕様のモータ(HD モータ)は、こうした極限の環境条件におけるあらゆる条件を満たして
います。新たな電子制御技術との組み合わせが、掘削作業のより高度な制御およびモニタリングを可能としまし
た。
Anja Schütz / maxon motor ag, © 2013 maxon motor ag
アプリケーション事例 測定技術分野:掘削ドリル
泥流による電力
掘削装置内のタービンは泥流によって駆動されます。相互誘導によってモータが発電機に変わり、さまざまな駆
動機能のための電気エネルギーを供給します。掘削中のドリルビットの位置は動的に測定され(MWD/リアルタ
イム掘削情報検知システム)、方向調節されます。MWD テクノロジーではデータをパルス波に変え、採掘プラット
フォームに伝送します。このシステムはマクソン HD モータによって駆動されています。また、ドリルヘッド内の油
圧バルブも駆動しています。
マクソン HD モータは、同じく Heavy Duty 仕様のギアヘッドと組合せが可能です。多くの現場、特に大深度掘削
では、要求される仕事を正確にこなす頑丈なギアヘッドが必要となります。坑内で使うほとんどの場合、非常に高
いトルク(バルブ制御やフラップを動かすなど、使用時間がごく短い場合もある)を必要とします。この特殊ギアヘ
ッドの特性の 1 つは、石油がうまく流れるようにハウジングに穿孔がついていることです。これは、ギアヘッド内が
オイルに浸され、循環することにより、放熱性を向上させるためです。HD モータも同様な穴を持ち、オイルおよび
空気が循環します。
モータおよびギアヘッドは接着剤なしで組み立てられており、それによってモータは極限の温度にも耐え、超高圧
でも安定した出力を発揮します。モータは周囲温度 240 °C 以上、最大気圧 1,700 bar の環境条件で動作するよ
う設計されています。モータが石油で冷却される時には、最大 240 °C までも持ちこたえることができます。また、
最大 25 Grms の振動および重力加速度の 100 倍 (100 G) までの衝撃に耐えうります。
地中深くでも高い効率
深層での過酷な環境条件に耐えうる極めて高い抵抗力だけでなく、マクソン HD モータは、非常に高い効率をも
誇っています。モータは大気中では最大 88 パーセント、石油中では 70 パーセント以上の効率に達します。この
特性のため EC 22 は、極限的な条件下の宇宙空間といった、他の様々な領域で活用されています。コギングトル
クなしの動作特性を持つモータの卓越した制御特性は、宇宙空間における精密な位置制御(低い回転数でも可
能)といった作業にも最適です。
文章: Anja Schütz / maxon motor ag
実用例報告: 2626 文字
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図 2: 特殊な巻線の EC 22 HD モータ内部
System maxon © 2012 maxon motor
Anja Schütz / maxon motor ag, © 2013 maxon motor ag
図 3: EC 22 HD 用マクソンギアヘッド GP 22 HD
© 2012 maxon motor
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