モータ選択をするとき、DCモータの基本特性をもとに計算する必要があります。

# 詳細は、モータメーカーの資料を読むのがいいです。

最初に、ＤＣモータの特性を表す記号を定義しておきます。
# 資料によって、記号が違うかもしれません。
# 意味を考えれば読み替えができると思います。

n	rpm	回転数		->	ω	rad/s	角速度
T	N-m	トルク			kgf-cm
Kn	rpm/V	回転数定数
Kt	N-m/A	トルク定数
v	V	電源電圧
i	A	モータ電流
R	Ω	端子間抵抗
vrev	V	逆起電圧

DCモータのトルクは、そのとき流れている電流 i に比例します。

T = Kt * i

また、モータは自分で回転すると同時に発電機でもあるため、回転数に比例した逆起電圧を発生します。

v_rev = Kn * n

V - Vrev が端子間に加わると、電流 I は 端子間抵抗 R を使って、

i = (V-Vrev) / R

ここから、次の等式が成り立ちます。

T = Kt * (v-v_rev)/R = Kt * (v - Kn*n)/R

種々の特性を求めたいときは、この式を変形していきます。

通常、必要とする特性-特にトルク-をモータ単体で出すことは不可能で、その場合は減速装置と組み合わせることになります。

理屈をこねるまでもなく、減速比(μ)の比率で、回転数が下がり(上がり)、反比例してトルクが上がり(下がり)ます。

これを、1.で出てきた数式の意味上で考えると、減速前の特性を Kn,Kt / 減速後の特性を Kn',Kt'とすると、

Kn' = Kn / μ
Kt' = Kt * μ

とすとことと同意義となります。

モータの選択には、いくつもの要素が絡み合ってきます。
一般的には、

• 回転数が必要なだけ出せるか、
• トルクが必要十分か、
• 運転領域での発熱が許容内におさまるか、
• 寸法が組込先に収まるか、
• 用意できる電源電圧で動作するか、
• 入手は容易か、
• 価格が予算内におさまるか、

といった項目について検討することになります。

重要なのは、これらの項目について、どれを優先してどれを妥協するのか、目的から優先順位を決めて検討することです。

ここでは、モータの特性から選択する(選択が正しいか確認する)手法の一つを紹介します。


a) エネルギーから計算する。
機構側から、回転数とトルクの要求値を出しておきます。

b)