DCモーターにどれくらいの乾電池を使うのが適正なのかわからない

お世話様です。

電気周りの知識は勉強を始めたばかりです。趣味として工作をしたいのですが、FA-130RA-2270というDCモーターを乾電池で動かす場合の考え方を教えてください。
モーターの主な仕様は次の通りです。

・電圧範囲：1.5~3.0VDC(標準1.5V)
・無負荷時電流：0.2A(0.26Amax)
・無負荷時回転数：約8100~9900回転/分
・定格負荷時電流：0.66A(0.85Amax)
・定格負荷時回転数：約7,000回転/分

電圧範囲を見ると、ここはとりあえず1.5Vと考えておいてよさそうに思います。
電流の項目には、「無負荷」と「定格負荷」があるのですが、この違いがよくわかりません。無負荷というのは電池をつないでいない場合（だとすると電流が流れているのはおかしい？）なのか、それとも実際の細々とした抵抗が無視された理論値のようなものなのか、はたまたモーターに何も取り付けていない（実質的な仕事をしていない）状態なのか、よくわかりません。

いずれの値（0.2A、0.66A）を使って考える場合でも、たとえば1.2Vの乾電池2個を直列でつなぐと2.4Vとなり、標準電圧よりは大くなる（上限3.0Vの範囲内ではありますが）と考えてよいでしょうか。

もし、抵抗をはさんで1.5Vにしたい場合は、0.2Aなら3.5Ω、0.66Aなら約1Ωの抵抗を入れることになりますか？（抵抗器を入れなくても良さそうですが、勉強のために計算をするとして）

初歩的な内容ばかりですが、わかりやすく教えていただけると嬉しいです。

No.4 ベストアンサー 回答者： 素人2号 回答日時： 2020/08/03 13:02

返信ありがとうございます。

私も過去、半固定抵抗による速度調整を行う装置を作成したことがあり、不可能な事では無いと思います。
注意点としては、
負荷が大きくなったときに抵抗による損失の割合が増え、トルクが著しく低下するため、小さな抵抗値の領域でしか使用できないこと。
抵抗皮膜による半固定抵抗は、非常に電力容量が小さいため、巻き線抵抗のように、大きめの電力を消費できる抵抗であること。
抵抗の損失するエネルギー分、電池が消耗すること。
等が挙げられます。

No.5 回答者： n556 回答日時： 2020/08/04 20:08

無負荷時電流は、モーターの軸に何も付けない時の電流です。

1.2Vの電池が、ニッケル水素電池ならば、1.2Vの安定性がよいので１本でも充分回ります。出力が不足なら、２本直列の2.4Vにすればよいです。回転数を微調整するのでなければわざわざ抵抗器を入れて1.5Vに持って行く必要は無いと思います。
FA-130RA-2270は、ほとんど玩具に使うレベルの製品で、正しく使っても2〜３日連続で回すとブラシが擦り切れます。また寿命を多少犠牲にして適正負荷より大きな出力を取り出すこともできます。半導体と違い一時的な無理では壊れませんのであまり気にせず使えは良いと思います。

No.3 回答者： 素人2号 回答日時： 2020/08/03 01:07

無負荷時電流は、質問文中の「モーターに何も取り付けていない（実質的な仕事をしていない）状態」に該当します。

理想電動機なるものが存在すれば0Aであるはずの値が、現実には
回転や銅損等による振動、発熱のエネルギーに置き換わる消費分がこの電流に現れます。

＞いずれの値（0.2A、0.66A）を使って考える場合でも、たとえば1.2Vの乾電池2個を直列でつなぐと2.4Vとなり、標準電圧よりは大くなる（上限3.0Vの範囲内ではありますが）と考えてよいでしょうか。
問題ありません。大きすぎる負荷によって回転数が下がり、電流が大きくなり過ぎない条件さえ満たせば、使用法して正しいと言えます。

＞もし、抵抗をはさんで1.5Vにしたい場合は、0.2Aなら3.5Ω、0.66Aなら約1Ωの抵抗を入れることになりますか？（抵抗器を入れなくても良さそうですが、勉強のために計算をするとして）
結論として抵抗は必要ありませんが、電源電圧が2.2Vの時、モーターの端子間電圧を1.5Vにしたいならば、
モーターと直列に接続する抵抗の値はそうなります。
ただ、モーターの電流は負荷と回転数により変化するので、この抵抗値は動的に制御する必要があります。
それを行えるのは定電圧源ですが、DC-DCコンバータ、PWM制御の云々と呼ばれている物は抵抗を用いず、スイッチの時間分割によって降圧を実現します。

この回答へのお礼

素人2号さん、玄人な回答ありがとうございます。
計算が合っていたようで安心しました。
無負荷時電流についても理解できて良かったです。

半固定抵抗というやつをはさんでツマミを回すという手もあるのかも、と思いました。

お礼日時：2020/08/03 09:19

No.2 回答者： raizo-ichikawa 回答日時： 2020/08/03 01:05

・無負荷というのは電池をつないでいない場合

　モーターに何も取り付けずに回す状態。
・定格負荷時電流
　モーターの軸にギアなどを取り付けてまわすじょうたい。
　質問に書いてある通りだと電池を２本直列につないだ状態で、回転が7700回転未満の状態(過負荷)にすると、電流が0.66A以上流れるよ。電流が0.85A以上流れる状態で回し続けるとモーターが故障するよんってことです。

この回答へのお礼

ありがとうございます！
歯並びきれいですね。

お礼日時：2020/08/03 09:20

No.1 回答者： 銀鱗 回答日時： 2020/08/03 00:38

実際に動かしてみれば良い。

でもって消費電力を計測だ。
その結果から、どのような電源（電池）を使うべきかを考えれば良い。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
テスターも買ったのでいろいろはかったみたいです。

お礼日時：2020/08/03 09:20