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速度が下がるとモータの端子電圧が低下する?

市販品の簡易型のDCモータコントローラに 「マブチモータのコントロールに最適」 「モータの負荷トルクが増加し、回転数が落ちそうになった時、 モータの端子電圧の減少を検出し・・・」 とありました。 ならば速度フィードバック用のエンコーダの無いモータも 速度制御が可能なのか?と思い、 手元にあった24V 24W のDCモータで試してみました。 10KHzのスイッチングでduty20%でドライブしておいて 負荷を変化したところ モータ電流は無負荷時0.3A 負荷時1.2Aと増加し、回転数もはっきりと低下しましたが モータ端子電圧は変化(オシロで測定)しませんでした。 上記の「モータの端子電圧の変化」は ドライブトランジスタがOFFの時の波形が 負荷(回転数)により異なるということだと思うのですが 測定モータでは無負荷時も負荷時もほぼ0で 変化がありませんでした。 (当然、トランジスタがONの時の波形も同じです。) 表記のことは 小型のマブチモータのようなものについてのみ 言える特殊なことなのでしょうか? それともDCモータ全般に言えることなのでしょうか? (Yesとすれば私の実験の何かが間違っているのですが) なお、マブチモータは所有してないので実験できませんでした。

noname#230358
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  • 回答No.5
noname#230359
noname#230359

毎度JOです。 スレッドが混乱している模様なので、回路設計する立場から投稿します DCC-06SP 共立 ワンダーキット http://www.kyohritsu.sakura.ne.jp/wiki/index.php?DC%A5%E2%A1%BC%A5%BF%A5%B3%A5%F3%A5%C8%A5%ED%A1%BC%A5%E9SP%2FDCC-06SP >>PWM制御 + フィードバックによる模型用モータに最適な簡易型DCモータコントローラキットです。モータの負荷トルクに応じて、設定した回転数を一定に保ちます。 PWM制御 + フィードバックで「回転数を一定」に制御すると読み取れます モータの「回転数を一定」に制御して負荷を増やすと回路電流は増大します(回転数が一定なのでモータの逆起電力は変化しません) 例えば「回転数一定」で無負荷時1Aのモータに定格負荷を掛けた場合、回路電流が2Aまで増大したとする モータ無負荷時、電源電圧3Vでの負荷インピダンスは3Ωとすると、負荷電流は1A モータ定格負荷時、負荷インピダンスが3Ωなら負荷電流2A 電源電圧6Vと成るが、 この場合の「定格負荷」とはモータ内部の等価回路で、負荷時のインピダンスと「負荷」その物のインピダンスの並列接続と成る 従って定格負荷時は3Ωとは成らず、もっと低い値と成り「回転数一定」での電源電圧は3V~6Vの間の電圧と成る 実際に計測して見て「負荷」その物のインピダンスを計測せねばならない 仮に「負荷」その物のインピダンスが5Ωだとするとモータ定格負荷時、回路電流が2Aまで増大したなら負荷インピダンス≒2Ωで電源電圧は4Vと成る 回路電流の増大分から計算してPWM値を算出する 実際に回路を設計するなら、PWM - モータ回路に電流検出用のシャント抵抗を挿入して 無負荷時の電流から負荷の増大による「電流の増大分」X5Ω 計算されたこの電圧分をPWMにより増大させる 無負荷時PWMのデューティが30%なら定格負荷時のPWMデューティは40%と成る様に制御される 回路構成は「正帰還」と成るので、上記の計算では「ゲイン1」と成り発振の可能性が有るので、少々ゲインを落とす必要が在ります 従って回転数が完全に一定と言う事は理論上在り得ません 本件のキットではロジックIC+CRで構成されるが、今なら8ピンのマイコン1個で設計出来そうです 実際の回路がこの通りと言う訳では無いかも知れませんが、回路設計の方向性として投稿しました

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  • 回答No.4
noname#230359
noname#230359

回答(2)さんのお礼文で >>回路のインピーダンスによる電圧降下が増大して、 >回路インピーダンスのせいではありません。 >より小さな3Wクラスのモータで実験してわかりました。 逆でしょう もっと大きな100W位のモータでやってみれば? もしくはモータ主回路に直列に抵抗を入れる (電圧降下をわざと大きくしてみる) 本件のドライバは >10KHzのスイッチングでduty20%でドライブしておいて このドライバと >市販品の簡易型のDCモータコントローラに このドライバと、同じものなのでしょうか? 私の解釈は回答(2)さんのと逆で 実験に使ったのは汎用PWMドライバで 定電圧機能も定電流機能もないもの と、思ったのですが?

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  • 回答No.3
noname#230359
noname#230359

内部抵抗が大きめで電流が増加すると電圧が下がってしまう、能力が低い電源なのでは? 内部抵抗が少ないなら抵抗を補うとモーターへの供給電圧は下がります。

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質問者からのお礼

回答ありがとうございます。 >能力が低い電源なのでは? それでは、質問の前提が成立しませんが?

  • 回答No.2
noname#230359
noname#230359

ご参照になっている「簡易型のDCモータコントローラの仕様書」と思われる 情報を参考URLに貼っておきます。 「モータの負荷トルクが増加し、回転数が落ちそうになった時、モータの端 子電圧の減少を検出し・・・・・」の意味は、次の通りと想像します。 電源とモータの間に何らかの回路を接続して、モータに電力を供給した場合、 回路のインピーダンス(抵抗分)による電圧降下があるので、モータに掛かる 負荷が重くなって、回路電流が増加すると、電圧降下が増大して、結果として モータの端子電圧が低下してしまいます。 このコントローラの場合、モータの端子電圧を検出して、その値を一定に 保つように制御することで、負荷変動に対して、ほぼ定速度を保つことが できるようになっているとの意味でしょう。 素人向けの説明文章なので、技術的正確性が不十分なようにも感じます。 言葉の「あや」といってもよさそうです。  技術的に正確に記述すれば、次のようなことと思います。 回転数が落ちると、電機子の起電力(EMF)が回転数に比例して低下するので、 (電源電圧-起電力)の値が増大して、モータに流れる電流が増加する。 電流が増加すれば、モータに電力を供給する回路のインピーダンスによる 電圧降下が増大して、結果として、モータの端子電圧が低下する。 起電力:electromotive force http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B5%B7%E9%9B%BB%E5%8A%9B >10KHzのスイッチングでduty20%でドライブしておいて >負荷を変化したところ >モータ電流は無負荷時0.3A 負荷時1.2Aと増加し、回転数もはっきりと低下>しましたが >モータ端子電圧は変化(オシロで測定)しませんでした。 実験は、お問い合わせのDCモータコントローラを使用して実施したと推測 します。このモータコントローラは、モータの端子電圧を一定に保つ制御 機能をもっているので、モータに掛かる負荷を増減しても、電圧が一定 だったと思います。 例えば、定格電圧が6V、定格電流が1AのDCモータがあると仮定して、 このモータを12Vの直流電源に、6Ωの直列抵抗を繋いで駆動する実験装置を 作って実験すれば、負荷の増減によって、モータの端子電圧が変化すること を確認できます。 最初の回答に記載したとおり、素人向けの文章に技術的な正確性を期待 することは難しいので、追求はほどほどにしておくことをお勧めします。  >素人向けの説明文章なので、技術的正確性が不十分なようにも感じます。 >言葉の「あや」といってもよさそうです。 

参考URL:
http://www.technobase.jp/eclib/WONDERKIT/MANUAL/dcc06sp.pdf

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質問者からのお礼

回答ありがとうございます。 >回路のインピーダンスによる電圧降下が増大して、 回路インピーダンスのせいではありません。 より小さな3Wクラスのモータで実験してわかりました。

  • 回答No.1
noname#230359
noname#230359

昔はACモータよりDCモータがよくサーボモータで使用されていました。 ACをDCの変換してもです。 それは、DCモータは電流により回転数(速度)を変えれたからです。 そして、小型のタコジェネ(発電機擬き)を使用すると、速度の確認ができるからです。 これが、フィードバックの制御又は確認方法です。 では、速度を変えようとする電流値を測定するフィードフォワードの制御方法なら、 回路がクローズなので、モータの回転速度は概略判ります。 モータの回転ロスや負荷増による焼き付き停止は計測できませんが、マブチモータ程度 の使用方法なら、概略回転数確認でも仕様を略満足するので、その記載方法と思います。 マブチモータの使用方法によりますが、回生作用で発電機になっていることも、確認下さい。

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質問者からのお礼

回答ありがとうございます。

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