ニッケル水素2本の直列2.6Vを2.0Vにしたい

質問

1.3Vの単3ニッケル水素を、2本直列につなぎ、モーターを回します。
2本直列につないだときに、テスターで電圧は2.6V位となります。

モーターの回転が速すぎるので、おおよそ2.0Vでモーターを回したいのですが、
どの程度のΩの抵抗を、どうつないだらいいのでしょうか?
直列2本の電池の両端に並列につなぐのでしょうか?
1.6V、1.8V、2.0Vの場合の抵抗を教えていただけると幸いです。

ニッケル水素の残量の低下による電圧の減少は考慮不要です。
モーターを回していて、徐々に2.0Vより電圧が下がっていっても全く構いません。

回答No.5

koujikuu · ベストアンサー

整流用ショットキーダイオードで 0.5V程度電圧降下します、試してみては？

参考URL：

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-01707/

お礼

ご返答誠にありがとうございます。
出来るだけ簡素に電圧を抑えたかったので、ショットキーダイオードを試してみます。

回答No.10

xpopo

すみませんNO.9の回答で”R4を1kΩの抵抗に代える”と説明しましたが
R4ではなく　R5　でした、訂正します。

回答No.9

xpopo

モータに直列に抵抗を挿入して回転数を調整する方法の問題を前回の回答で
説明しましたが、それじゃーお困りと思い、簡単な回路でモータを定電圧で
駆動する回路を提案します。
　回路図と特性（シミュレーション結果）を添付しました。
回路図でPNPトランジスタはたまたまシミュレーションに使えるモデルが
2SB595しかなかったので使用してますが、下記のネットショップで購入
できる2SA1359Yでも使用可能です。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-04401/

　特性のグラフは、負荷電流（モータ電流）を水平軸に、モータ電圧を垂直軸
にとってあります。グラフでは電源電圧を２Vから2.6Vまで0.2Vきざみで
4本の特性が示されてます。
　この例では電圧は約2Vに制御されてますが抵抗R4を1kΩの半固定抵抗に
変えれば電圧は自由に設定できるようになります。
　この程度の回路でも実装が難しい場合は抵抗の代わりにショットキー
ダイオードをお勧めします。この場合はモータ電圧は約２Vにしか出来ませんが
．．．。

お礼

厳密な検証して頂き誠にありがとうございます。
出来るだけ簡素に電圧を抑えたかったので、
ご教授頂きましたショットキーダイオードを試してみます。

回答No.8

xpopo

今日は、

このモータ（マブチのFA-130）の正確な特性はメーカの以下のサイトにあります。

　　http://www.mabuchi-motor.co.jp/cgi-bin/catalog/catalog.cgi?CAT_ID=fa_130ra

実際はこのモデルは電機子の巻き線仕様の違いで2種類あります。tokyoteenさんのお持ち
のモータは特性からA-130RA2270（0.22φの70ターン）と推定されます。メーカサイトの
仕様特性からモータの主要なパラメータを読み取ると、

　　電機子抵抗　R_a　=　0.688　Ω
　　逆起電圧定数　Ke　=　0.15　mV／rpm
　　トルク定数　Kt　=　13.21　gcm／A

となってました。
　まず、モータに直列に抵抗　R_ex　を接続した場合の特性を得られたパラメータを使って
どうなるかをシミュレーションした結果を添付しました。
　結果のグラフは水平軸にモータの回転数を左側の垂直軸にはモータ電圧を、そして右側の
垂直軸にはモータの負荷トルク（gcm)を示します。
　シミュレーションはまず電池電圧　V1　を2.0V（これはニッケル水素電池2本直列の場合の
放電終止電圧（これ以上放電すると電池が劣化するといわれている電圧）から2.6Vまで
0.2Vきざみで変化させます。同時に抵抗　R_ex　を　1mΩ　から　3Ω　まで　0.5Ωステップ
で変化させています。
　結果としてモータ電圧（Vm：黄色のカーブ）と負荷トルク（Tl(gcm）：グレーのカーブ
（これはモータに流れる電流にトルク定数　Kt=13.21gcm/A　を掛けて求めています。）が
得られています。
　このグラフの見方ですが、まず　R_ex　が無い場合（R_ex=1mΩ（シミュレーションでは抵抗
の値に０が使えないので1mΩという極小抵抗で代用してます。））負荷トルク対回転数カーブ
の傾斜が最もきつくなっています。傾斜がきつければきついほど負荷トルクの変化に対して
回転数の変動が少なくなって回転数の制御性がよいという事になります。
　R_ex　を大きくしてゆくとカーブはどんどん寝てきます。これは負荷トルクの変化に対して
回転数の変動が大きくなることを意味します。つまり回転数の制御性がどんんどん悪くなる
ということです。
　更に、回転数が０のところでの負荷トルク（これは起動トルクといわれてます。）に注目
してください。R_exを入れない場合は　50gcm　もありますが、R_ex　を大きくしてゆくと
起動トルクはどんどん小さくなっていきます。R_ex　を0.5Ω　にしただけで　起動トルクは
30gcm　に低下してるのが分かると思います。これは　40%　もの低下です。
　結局、モータにシリーズに抵抗を入れて回転数を調節する場合、このように

　　　回転数の制御性能　および　起動トルク　の大幅な劣化　を伴いますので

実際やってみるとなかなか思い通りにはいかない場合が多いということになります。

それから、電池電圧を２V以下になるまで使うとニッケル水素電池の劣化を早めますので
ご注意を。

回答No.7

gooping81

NO２です

マブチFA130Aの規格をみてみると１．５Vで０．５Aであるようです。すれば、モータ抵抗は３Ωとなります。モータに２Vを加えたいとすれば流す電流は約０．６６７Aとなります。抵抗で0.6ｖをドロップさせたいとすればR=0.6/0.667＝0.899Ωとなります。これだと1/2ｗの規格の抵抗で済むと思います。なお、0.8999Ωの抵抗は実際には0.9Ωの抵抗しか購入できないでしょう。

3端子レギュレータのお話がありましたが細かい規格の物は販売されていないようです。ダイオードについては0.6Vのドロップについては良いのではと思います。

実際に組み立てる場合。部品に誤差等があります。電気回路をいじっている人達はカット・アンド・トライといって0.9Ωの抵抗を１００本くらい購入しその中から抵抗選んで目的を達するようなこともします。

お礼

ご返答誠にありがとうございます。
具体的な計算式大変参考になりました。
ショットキーダイオードを試してみます。

回答No.6

burahuman

そのような用途なら＃５様の仰るダイオードが一番現実的かも知れませんね。
電流容量さえ満たせばどんな物でも使えますので本数も色々実験してみるとピッタリの個数が見つかるかも知れません。
シリコンダイオード一個の電圧降下は電流にも依りますがおよそ0.6Vと考えれば良いです。

回答No.4

burahuman

直流モーターの回転数を抵抗で安定して落とすのは結構難しいですよ。

理由ですが普通のブラシ式直流モーターはその回転数と負荷で見かけの抵抗が大幅に変化するので抵抗器による電圧降下も非常に不安定になり期待したような結果は得られないと思います。
ただし負荷としてプロペラなどガバナ効果が有る物ならば実験で様々な抵抗値を試してみれば安定した回転数が得られるでしょう。

そのモーターは何に使うのですか？

回答No.3

rav4rav4

普通は抵抗などは使いません。三端子レギュレーターという素子で電圧を下げます。
とくに回転系の大電流を扱う物に抵抗なんてつかうと焼き切れますよ。

回答No.2

gooping81

ご質問の状況が良くわかりません（モータの規格がわかりません）。

実験ができるのでしたなら電池とモータの間に直流電流計を入れて流れる電流を測ってみてください。（電流計のレンジは３A位から下げる）
次に以下の計算で必要な抵抗の大きさがわかります。
　　　抵抗の大きさ＝０．６/測定した電流（Ω）　　
　０．６はドロップさせたい電圧です。１．６V、１，８Vも同じように計算します。

つなぎかたは電池とモータの間に入れます（電池-抵抗-モータと直列につなぎます）

一つ忠告しますが抵抗にはいろいろな種類のものがあります。一般的にはカーボン抵抗器というものが多いです。これを使用すると一瞬で焼き切れる恐れがあります。したがって以下の計算をして耐性を考慮したものを併せて選ぶ必要があります。
　　耐性（電力量）＝０．６ｘ測定した電流（W　ワット）　このW数以上のものを選ぶ

恐らくセメント抵抗といわれるものを選ぶことのなるのでは

補足

ご返答ありがとうございます。
すみません。電流計ありません。抵抗と電圧が測れるデジタルテスターだけです。

ミニ四駆で使われるような普通のモーターです。
FA-130モーター http://mini4dhk.no-ip.info/monthly/motor.html

回答No.1

ulti-star

２つの電池の両端に抵抗を

(電池電圧-必要電圧)：必要電圧

を直列に繋ぎ、必要電圧の抵抗の両端を出力とすれば出来ます。

　　出　出
┏□┻□┫
┗電池━┛

□…抵抗

抵抗値が小さいと、抵抗での電流損失が大きく、大きいと、大量の電流が流れた時に抵抗が発熱してしまいます。

必要電流と抵抗の最大定格(電力)が分からないと、抵抗値は算出出来ません。

Ｐ＝Ｉ^2・Ｒ

普通のカーボン抵抗で最大1/4W
少し大きいカーボン抵抗で最大1/2W