モータートルク選定について

質問

モーターの選定について教えて下さい。
現在、電動の装置を制作しています。Panasonic社製　EZ7411 スティックドリルドライバー を仮付けし、低速回転（トルク4.4Ｎ・m　・　回転数200ｒｐｍ）にて運転した所、装置は問題なく回転しました。しかし高速回転（トルク1.5N・m　・　回転数600rpm）にすると重く運転が不安定です。

正式な装置にする為、市販のギアードモーターの選定をしているのですが、カタログのモータートルクが低く困っています。
装置は手持ちの為、出来るだけ軽いのが理想です。（モーター・ドライバー・バッテリーで1.5Kｇ以下）

ラジコン用モーターが理想と思い確認したのですが（タミヤ製　540K75）のギアードモーターでも最大効率時トルク12kgcmとの記載です。
しかし実際は運転時間が短いので、このギアードモーターでもモーター損傷無くその４倍程度のトルクで運転出来るものでしょうか？

使用条件
・トルク4.4Ｎ・m以上
・運転スパン　１０ｓｅｃ運転　２ｍｉｎ停止
・重量は軽い程可
・回転数は、200ｒｐｍ以上

スティックドリルドライバーをそのまま使用しますと周辺のスペースが少なく当たってしまうので、モーター、コントローラー、バッテリーをコンパクトにまとめるつもりです。

バッテリー駆動のモーターでお勧めの物がございましたら教えて下さい。

どうぞ、宜しくお願い致します。

EZ7411
http://www2.panasonic.biz/es/densetsu/powertool/recommend/ez7411/

回答No.2

noname#230359 · ベストアンサー

モータ選定は、トルクチェックもしますが、一般的には動力（仕事率）にて求めます。

また、モータは回転運動ですが、コンベアでは直動で物を運びますから、小生は、
10[N]の物を0.5[m/sec]の速さで運ぶ場合は、20[N]×0.5[m/sec]＝10[W]の計算で、
機械効率や加速性能を経験値で加味し、10[W]×3＝30[W]程度のモータが必要と考えます。
部下の設計を認証する場合は、上述の考えで30[W]付近であるか否かで判断します。
では、回転の動力計算はＰ＝2πＴｎ/60＝Ｔｎ／9549＝なのに何故の疑問がでます。
【ｎ：回転速度又は回転数（rpm）、Ｔ：トルク（Ｎ･m）】
それは、URLの5.2　トルク・回転数・動力にも記載されていますが、
トルクＴ(Ｎ・ｍ)＝接線力Ｆ(Ｎ)×回転半径Ｒ(ｍ)、
その回転半径Ｒ(ｍ)に2πを掛けますと円周の長さ、
円周長さにｎの回転速度又は回転数を掛けると円周の速度になり、
【単位がrpmなので、１分間（min）に何回転する　→　１分間の円周速度】
それを60で割ると１秒（sec）間の円周速度
【回転数はrpmやr/m、r/minと１分間の回転数を一般に表示しますが、r/secと１秒間表示もある】
１秒（sec）間の円周速度と、トルクＴ(Ｎ・ｍ)＝接線力Ｆ(Ｎ)×回転半径Ｒ(ｍ)の片割れ
である接線方向の力Ｆ(Ｎ)を掛けると、力Ｆ(Ｎ)×１秒（sec）間の円周速度の直線動力計算
と同じになります。

さて、前置きが長くなりましたが、
低速回転（トルク4.4Ｎ・m　・　回転数200ｒｐｍ）にて運転した所Good、
高速回転（トルク1.5N・m　・　回転数600rpm）にするとNo Good、
を動力計算する考えで考察しますと、
トルク4.4Ｎ・m の力で、回転数200ｒｐｍの速度で押すとスムーズに荷物が滑って運べる
トルク1.5Ｎ・m の力で、回転数600ｒｐｍの速度で押すと荷物がつっかえつっかえで運べる
なら後者は力（トルク）不足です。
トルク4.4Ｎ・m必要で、回転速度は最高何回転を設定するかが貴殿が決定することです。
そして、Ｐ＝2πＴｎ/60＝Ｔｎ／9549にて、モータのワット数を算出します。
具体的には、Ｐ[Ｗ]＝Ｔｎ／9549＝4.4Ｎ・m ×設定最高回転速度ｒｐｍにてです。
それで、信頼のあるメーカーで且つ、減速機を含めた重量の軽い物を選ぶとよろしいでしょう。

仕事量ではなく、仕事率（動力）の考え方で選定し、後は信頼性のあるメーカーで、
軽いものです。

自動車選びと同じで、故障とかの心配が有るか無いかが信頼性、後は軽いか重いかで燃費。
今回は、パッテリー運転で軽い物がニーズなのでズバリですね。

基本的には、モータのワット数はＶｘＡであらわされます。
ですから、モータの基本性能は略同じで、バッテリーの消費電力もです。
バッテリーの使用電圧に合う、何ワットのモータを選定するとなり、消費するアンペアは略同じ。
後は、周辺のスペースが少なく当たってしまうので、モーター、コントローラー、バッテリー
をコンパクトにまとめるつもりですなので、小さくて軽いが有効な選択肢となるのは必須と
考えるのは妥当ではないですか？

http://batterybank.jp/question/other/difference1.php
　↑　Aは電流、Vは電気を電圧、Wは消費電力の大きさを表します
　　　ワット（W)は、どれだけの電圧でどれだけの電流を流せたか（必要か）という仕事量を
　　　表す単位で、 電気製品の消費電力もこのワットを用いて示されています。
　　　例として、400ワットと800ワットの電気ヒーターでは、800ワットの方が400ワットの
　　　ヒーターの2倍の熱を出します。 （2倍の仕事量をこなすということ）

参考URL：

http://www.washimo-web.jp/Technology/Statics/No09/Statics09.htm http://www.washimo-web.jp/Technology/Statics/No10/Static

お礼

回答ありがとうございます。

Panasonic社製　EZ7411 スティックドリルドライバー の仕様を確認したのですが、バッテリー　1.5Ah　電圧3.7V　木ネジ･ラワン(φ3.5×20mm)約125本 とありました。仮に低速で木ねじを１本あたり2秒で止められたとすると、

125（本）×２（ｓｅｃ）＝250（ｓｅｃ）
１Ｈｒ＝3600（ｓｅｃ）÷250＝14.4

1.5（Ah）×14.4＝21.6Ａ
3.7V×21.6A＝79.9ｗ

電力80ｗ
200rpm時のトルク4.4Ｎ・m

他社のＤＣブラシレスモーターを確認した所、
電力８０ｗ　定格回転2,500rpm　定格トルク0.32Ｎ・m　と言うのが見つかりました。
200rpmにギアボックスで減速させると４Ｎ・mとなり、おおよそ上記のEZ7411 スティックドリルドライバーと近似値のトルクとなりました。
まあ、カタログ値ですとこのモーター減速機付の場合、250ｒｐｍで2.8Ｎ・mとなっていますが。。。

この辺のモーターで検討したいと思います。
ありがとうございました。

回答No.1

noname#230359

定石通りマブチモータ
https://product.mabuchi-motor.co.jp/detail.html?id=97
https://product.mabuchi-motor.co.jp/detail.html?id=131
https://product.mabuchi-motor.co.jp/detail.html?id=132
純正ギアヘッドが無いのがアレですが

純正ギアヘッド必須ならmaxon
http://www.maxonjapan.co.jp/maxon/view/content/dcx-detailsite

nidec
http://www.nidec-servo.com/jp/digital/b_dme/dme34.html

＞さて、前置きが長くなりましたが、
この後の文も、追記さえも前置きでしかないのだが？

質問文で最重要事項は↓なのだから
＞バッテリー駆動のモーターでお勧めの物がございましたら教えて下さい。

お礼

ご回答ありがとうございます。

電動工具用のモーターすごいんですね。あんな電流にも耐えられるとは。
まあ、モーターもすごいですけど、バッテリーが進化しているんですかね。
数年するともっともっと進化するのでしょうね。

色々と調べているうちに、良いモーターが見つかりました。
ありがとうございました。