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最近業務でモーターの開発にかかわっています。
DCモーターのトルク/回転数をいじりたいのですが、モーターサプライヤーから以下のように言われました。

・トルクを上げるには線径を太くする。
・回転数を上げるには巻き数を増やす。(線長を長くする。)

結局、サプライヤーさんにお任せで、任意のモーター特性が作れたので業務は終了したのですが、理屈がわかりません。
サプライヤーさんに聞いても「そういうもんだ!」としか教えてくれませんでした。

理屈を教えてください。
簡単な数式や図があればわかり易いので、参考URLがあればそちらも教えていただければありがたいです。

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A 回答 (3件)

分巻きモーターで、回転子の電圧が同じ場合、



トルクを上げるには、界磁を強くする、
回転をあげるには、界磁を弱くする、
・回転数を上げるには巻き数を増やす。(線長を長くする。)は、
逆です、
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こんにちは


 マブチモーター株式会社サイトの「技術ガイド」タグがアニメーションで解説してくれるので見ていて楽しいです。
 ご質問は「モーターの性能」というところで解消されると思います。

 上記のところで学習した結果をようやくすると..

●巻き線を太くする
 →内部抵抗が減り電流をたくさん流せて磁束が太くなり回転力が増すと同時に発電機となって起電力も発生し、回転を停止させる磁力も大きくなるため回転数は落ちる。
 モーターは、発電機と電動機の2つを内包しているシステムだそうです。

参考URL:http://www.mabuchi-motor.co.jp/ja_JP/index.html

この回答への補足

ご回答ありがとうございます。
参考URLも非常にわかりやすく勉強になりました。

もう少し理解を深めるために、簡単な数式を紹介いただければ
よりありがたいのですが・・・

補足日時:2009/08/24 03:53
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この辺りが参考になりませんか?



http://motormake.web.fc2.com/page007.html
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Qモータのトルクを上げるには?

解答の方,宜しくお願い致します。

ミニ四駆などで使われている,マブチモータのFA-130のトルクを2~3倍くらいにしたいのですが,何か良い案はあるでしょうか?

ギヤボックスを使ってなどではなく,モータ自体のトルクを上げたいのです。
また,モータもこれと同型の物でお願いします。

ちなみに,自分で銅線を巻き直してみたのですが,うまく動きませんでした。

Aベストアンサー

直流モータのトルクを上げるには電圧を上げるか磁力を上げるかということになります。
電圧を上げると電流が増えて短時間なら大丈夫ですがコイルの発熱が多くなって何秒かでコイルが焼けてしまう恐れがあります。

磁石を強力な種類のものに交換することで可能性は高くなります。
同じ形の強力な磁石が入手可能可能かが問題です。
ただ、磁石を強力にしてトルクが本当に上がるかどうかは不明です。
理由は磁力が強くなるには磁力が通る経路(磁気回路)が充分に強い磁力を通すことができるようになっていなければなりません。
つまり、磁気回路の材質の磁気飽和特性と磁気回路の断面積からきちんと計算してみなければわかりません。
普通、磁気回路はモータをできるだけ軽くするように必要最低限に設計されていますので2~3倍と言うのは無理だと思います。

Qモーターのトルクと回転数

なぜモーターのトルクと回転数は反比例の関係になるのですか?

Aベストアンサー

質問中には書かれていませんが、モーターの出力が一定のもとで
ということが必須の条件です。

モータ理論の基礎中の基礎で 出力(W)=角速度×トルク
すなわち
P=ωτ  但しP:出力 ω:角速度(2π×回転数/60) τ:トルク

出力が一定であればモータ速度とトルクは相反関係にあります。
尚通常のモータにおいては、出力が一定ということはまずありませんので
負荷トルクの変動に比例して出力(=一般てきには入力電流)が変動
します。

Qモーターの巻線の巻き方について(重ね巻き) ブラシレスDCモーター

こんにちは。
現在ブラシレスDCモーターについて学んでるのですが、巻線の巻き方に重ね巻き(分布巻き)と集中巻きというのがあることを知りました。
集中巻きは簡単に手に入れることができ、なんとなくわかるのですが重ね巻きというのがイマイチわかりません。
できれば実際に見て見たいと思うので、どのようなモーターに重ね巻きが用いられているのか教えていただけないでしょうか。
身の回りの物は集中巻きばっかりでした><

Aベストアンサー

>インナーローターの場合でも同じになるのでしょうか???
極数、スロット数、巻き方のレベルなら同じと考えて良いと思います。

>10極と8極の12スロット。8極と6極の9スロット。
詳しく考えていないので断言できませんが、この組み合わせで重ね巻きができるか再検討されたらいかがでしょうか?最低でも1スロット空けるのでコイルの巾が磁石の1極分より広くなってしまいませんか?
また技術的に比較するなら極数が同じで比較しないと意味がないと思います(スロット数が変わります)

どの様な分野で量産か特殊対応なのか不明なので適切なアドバイスでない可能性がありますが、あまり重ね巻きにこだわらない方が良いと思います。もうすでに勉強されているかも知れませんが、ドライブを除いたモータ部で重要なのはトルク定数=(逆)起電圧定数と抵抗です。それを満たすために決められた寸法のなかで磁石とコイルを配置します。その中で集中巻きでできればあえて重ね巻きの検討は必要ないと思います。(私も一般論で集中巻きと重ね巻きの特性差はわかりません)

今は希土類のプラスティックマグネットもあるのでコアが磁気飽和しない限り選択肢は多いとおもいます。1回転中のトルクのムラやコギング(レラクタンス)トルクのコントロールはスキューや着磁パターンで対処できます。また重ね巻きは特殊な工夫をしない限り最後に巻いたコイルの抵抗が僅かですか高くなり3相そろいません(軸方向に短い扁平タイプで顕著になります)。また集中巻きは整列巻きが可能でコンパクトにでき設計時からコイルの高さ予想っできますが重ね巻きでは整列巻きは出来ませんし高さの予測の精度は落ちます。

私が見たモータは小型(手のひらに乗るレベル)で扁平タイプのアウターロータですので一般論にならない可能性があります。

>インナーローターの場合でも同じになるのでしょうか???
極数、スロット数、巻き方のレベルなら同じと考えて良いと思います。

>10極と8極の12スロット。8極と6極の9スロット。
詳しく考えていないので断言できませんが、この組み合わせで重ね巻きができるか再検討されたらいかがでしょうか?最低でも1スロット空けるのでコイルの巾が磁石の1極分より広くなってしまいませんか?
また技術的に比較するなら極数が同じで比較しないと意味がないと思います(スロット数が変わります)

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Q単相モーターと三相モーターの違い。その利点と欠点。を教えてください。

位相の数が違う。といってもその「位相」って言葉から複雑怪奇。バカにでも理解できるようにわかりやすい言葉で教えてください。
単相と三相の利点と欠点。使い分け方。マメ知識なんぞ教えてください。
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一番大きな違いは、簡単な構造で、起動できるか(自分で回転を始められるか)どうかだと思います。一番簡単な構造である 誘導電動機で三相の場合はスイッチを入れるだけで回転を始めますが、単層の場合は、唸っているだけで回転を始められません。単相電動機でも何らかの方法で回転させれば、(例えば手で回しても良い、回転方向は、回してやった方向で決まる。)回転を続けます。この方法には、コンデンサー起動、反発起動等がありますが 1/2HPぐらいまでの小さなものに限られます。町工場など住宅地では、三相交流の供給が受けられませんので苦労したこともありました。


hp

Q3相電動機の消費電力の求め方

3相電動機の消費電力の求め方について質問です。

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上記の電動機ですが実際の電流計指示値は10Aです。
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√3*200*10*0.72=2.4KW
消費電力 2.4KW

このような計算で大丈夫でしょうか?
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

出力は軸動力を表しているので、消費電力はそれを効率で割る必要があるかと思います。
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この時の一次皮相電力は、5.1kVAで、無効電力Qnは√(5.1^2-4.4^2)=2.6kVar程度になります。

この無効電力は励磁電流が支配的でしょうから、負荷によらず変わらないとすると、軽負荷時に線電流が10Aになったときの皮相電力は√3*200*10 で3.5kVAで、このときの有効電力は√(3.5^2-2.6^2)=2.3 kW という具合になりそうに思います。

Qモーター負荷が増大すると電流値が増大するのは?

 
モーターの負荷と電流値の関係は?
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/6607162.html

の質問を立てて回答をいただきました。
そこで、モーターの回転を妨げる方向の負荷が大きくなった場合、電流値は増大するは
仕事の量が増大するというのが、説明のひとつでした。

概念的(たとえば、P=I×V の考え方で、P が増大するためには、Iが増大するからだという説明だと思います。)にはそうだと思うのですが、ミクロ的な電気の基本で考えると腑に落ちません。

それでは、V=I×R の考え方ではどうなるでしょうか?

電圧 V は、変わらないので、電流 I が増大するのは、抵抗 R が減少するからでしょうか?
モーターは、鋼材をコイルで撒いて電磁石を作っています。
その磁力をつかって回転力を作っていると思いますが、コイルに流れる電流が増大するのが、V=I×R の式から腑に落ちません。

説明していただけると、嬉しいです。
よろしくお願いします。

電気は詳しくないので、誤った理解、不足の情報があれば補足・訂正いたします。
 

Aベストアンサー

オームの法則についてですが、交流回路でコイルやコンデンサーを含む回路の場合、単純に抵抗として考えたのでは成り立ちません。これは交流回路では電流が必ずしも電圧と同じタイミングでは流れないからです。例えば、ひとつのコイルがあるとして、この直流抵抗をテスターで測って、一定の電圧を掛けたときの電流の値を測ったとき、直流では計算どおりになりますが、交流では計算値より少ない電流しか流れません。そして交流の周波数が高くなるほど電流はへっていきます。コイルにはこのような性質があります。従って、コイルを含んだ回路では単純に抵抗としては計算しません。インダクタンスという値を使い、周波数に応じた抵抗値を持つ抵抗として計算します。ある周波数での実際の抵抗値で計算すればオームの法則は成り立ちますが、周波数やコイルの持つインダクタンスによって変化するのでV=I×Rという式は用いません。モーターの場合はこの周波数にあたる部分が回転によってコイルが切り替えられる回数にあたります。

オームの法則が成り立たないという表現はちょっと言葉が足りない感がないでもありませんが、交流回路や、コイルに対してのスイッチングが行われる回路では、単純に直流抵抗で考えても正しい結果は得られません。これをさして言われた言葉であると考えるべきでしょう。

また、コンデンサーを含んだ回路も直流の考えではまったく成り立ちません。コンデンサーは直流電流に対しては、コンデンサーの容量と電流によって決まる時間だけ電流が流れて、それ以降はまったく流れなくなります。従って、これも単純にオームの法則を当てはめることは出来ません。テスターである程度大きな容量のコンデンサーの抵抗値を測って見ると判りますが、つないだ瞬間はほぼ0Ω近くの値を示しますが、時間とともに値が大きくなってしまいますので測ることすら出来ません。コンデンサーはコイルとは逆に周波数が高くなるほど抵抗値が小さくなる性質があります。

電気回路図などを見ると、コイルの値を示す単位としてΩが用いられることはなく mHやμH(ミリヘンリー・マイクロヘンリー)等という単位が用いられていますし、コンデンサーは μFやnF(マイクロファラッド・ナノファラッド)等という単位が用いられています。これは電圧と電流の関係に時間という要素が加わり、単純な抵抗のように表すことが出来ないからです。

また、交流回路では位相という問題もかかわってきますが、これは、コイルやコンデンサーなどの素子についてしっかり理解したうえで無いと説明自体に無理がありますので割愛します。

交流回路やコイルやコンデンサーに対してスイッチングを行う回路は直流回路と同じ考え方は出来ないということです。しかし、コイルに発生する逆起電力や電流の遅れ、コンデンサーに発生する電流の進みや、静電容量を加味した数値で計算すればオームの法則と矛盾することはありません。モーターの場合、直流モーターであってもコイルに対するスイッチングが行われるうえに、磁界の中をコイルが動いているという複雑な要素があるため、それらを加味して計算しない限り正しい計算は出来ませんし、交流モーターではコイルに与えられる電流が交流ですので、この時点で直流回路の計算は成り立たない上に、磁気回路の渦電流などの影響も考慮しないと正しい計算結果は得られません。

従って、質問者が行ったV=I×Rとう式ではそれらの要素がまったく考慮されていないので、単純な抵抗のみ回路でしか成り立ちません。

オームの法則についてですが、交流回路でコイルやコンデンサーを含む回路の場合、単純に抵抗として考えたのでは成り立ちません。これは交流回路では電流が必ずしも電圧と同じタイミングでは流れないからです。例えば、ひとつのコイルがあるとして、この直流抵抗をテスターで測って、一定の電圧を掛けたときの電流の値を測ったとき、直流では計算どおりになりますが、交流では計算値より少ない電流しか流れません。そして交流の周波数が高くなるほど電流はへっていきます。コイルにはこのような性質があります。従...続きを読む

Qモーターの定格電流の出し方

三相200v5.5kw定格電流22Aのモーターなんですが全負荷運転で22Aの電流が流れるって事で良いのでしょうか?
ちなみに定格電流が分からないモーターの電流値の出し方は5500/200×√3なのでしょうか?
そうすると定格電流が違ってくるので・・・
勝手な考えなんですが力率を70%って考えればよいのでしょうか?
調べていくうちにだんだん分からなくなってきちゃいました
もし宜しければ教えていただきたいのですが

Aベストアンサー

・全負荷運転で22Aの電流が流れる
で、OKです。

・定格電流が分からないモーターの電流値
5.5kWは軸出力なので、電気入力(有効電力)に換算するために、効率で割る必要があります。
次に、皮相電力に換算するために力率で割る必要があります。
結果、
{出力/(力率*効率)}/(√3*電圧)
ということになります。

モータの力率や効率が不明の場合には、
JISC4203 一般用単相誘導電動機
JISC4210 一般用低圧三相かご形誘導電動機
JISC4212 高効率低圧三相かご形誘導電動機
で規定されている効率や力率を使うことになるかと。
(これらの規格には、各容量について電流が参考値として記載されていますが)

Qモータの逆起電力

永久磁石同期モータを勉強しているのですが,混乱しています。
逆起電力(速度起電力,誘起電圧とも言う?)について,
次のような事に悩んでいます。

(1)逆起電力とは,モータに電圧を加えて回転させると発電機動作(フレミング右手の法則)によって発生する電圧でしょうか?

(2)印加電圧と逆起電力の方向は,逆になるのでしょうか?
つまり,印加電圧がプラス側のとき,逆起電力はマイナス側になるのでしょうか?

(2)電源電圧と逆起電力の大きさが等しい時,モータは回転しなくなるのでしょうか?

たくさんの質問で恐縮ですが,よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

(1)はい、そうです。
逆起電力とは、モータにある電圧を印加して回転させたとき、
回転子の回転によってコイルが永久磁石が作る磁界(界磁)を切り、
その際に発生する起電力(電流)です。

(2)はい、必ず逆になります。
逆起電力だけを取り出すことは、通常のモータでは難しいので
マイナス側プラス側とは言えませんが、印加電圧によって流れる
電流に対して逆(電流の流れを妨げる方向)になります。

(3)いいえ。逆起電力は、回転子の運動によって発生するもので、
モータの回転が停止した状態では発生しません。
また、モータの回転数が定格回転(永久磁石式:最大回転、
他励式:ベース回転)へ達すると、駆動電力と逆起電力がつりあい、
回転数が上がらなくなります。
これ以上に回転数を上げるには、界磁の磁束を弱くして逆起電力を
弱める必要があります。

参考になりましたでしょうか?

Q鉄損と銅損の違い

私はいまモータについて勉強しています。
そこで、思ったのですが鉄損と銅損の違いは何なのでしょうか?

鉄損はコイルの導線の抵抗によって失われる電気エネルギー
銅損は巻線の導線にある電気抵抗によって失われる電気エネルギー

とのことですが、どちらのほうがシステム的に厄介、優先的に抑えるべきなか、
鉄損や銅損が大きいとどういった問題が起きるのか

どなたか詳しい方お願いします。

Aベストアンサー

>鉄損はコイルの導線の抵抗によって失われる電気エネルギー

これは間違いです。鉄損は磁気回路の磁場の変化に伴って発生する損失でヒステリシス損と渦電流損があります。

>どちらのほうがシステム的に厄介、優先的に抑えるべきなか、

設計上はどちらを優先するというより、目的とする主な動作状態において銅損と鉄損の合計が最も小さくなるように最適設計します。この条件が他の第3の条件との兼ね合いで満たされない場合にはその第3の条件とのトレードオフにより最適化します。

>鉄損や銅損が大きいとどういった問題が起きるのか

発熱、効率低下(消費電力増加)などの問題が生じます。

Q電気モーターに負荷がかかったとき電流値が上がるのは何故

電気モーターに負荷がかかったとき電流値が自動的に上がって、ひどいときにはブレーカーが働いて電気が止まったりします。
何故負荷がかかると電流が大きくなるのか、優しく教えて下さい。

Aベストアンサー

#2です。

直流モータでイメージが湧くなら、交流でも同じです。

誘導電動機は、固定子によって作られる回転磁界によって
フレミングの右手の法則によって回転子に誘導起電力が発
生して、電流が流れます。
これは、回転磁界側を固定して、回転子が逆方向に回って
いると考えるとわかりやすいと思います。

すると、その電流によってフレミングの左手の法則によって
力が発生します。これは、図を書いて考えるとすぐにわかりま
すが回転磁界の方向と一致します。

こうして、誘導電動機は回転磁界と回転子の間に滑りをもつ
事によってトルクを発生させて回っています。

ここまでわかったら、誘導電動機の滑り-トルク曲線は書けますよね?

ですから、外から力が加わると回転数が落ち(滑りが大きくなり)
トルクが大きくなってバランスする回転数で回ります。

フィードバック制御が無い場合は、ここで終わりです。

しかし、多くの場合回転数制御をするために、フィードバックが
ありますので、回転数が落ちるとトルクを大きくして、元の回転数に
戻そうと制御します。

方法は、回転磁界を速くして滑りを大きくするか、回転磁界の磁束
密度を大きくするかのどちらかです。

多くは、3Dマップによって周波数と磁束密度を制御しますが、
簡単にインバーターで周波数を上げて、回転磁界を速くしてやれば
回転が上がります。磁束密度を上げる場合は電流を増やすわけです
が、どちらの場合も多くのエネルギーを与えるますので、電圧が一定
ならば電流が増えます。

同期電動機も同じようなものです。

#2です。

直流モータでイメージが湧くなら、交流でも同じです。

誘導電動機は、固定子によって作られる回転磁界によって
フレミングの右手の法則によって回転子に誘導起電力が発
生して、電流が流れます。
これは、回転磁界側を固定して、回転子が逆方向に回って
いると考えるとわかりやすいと思います。

すると、その電流によってフレミングの左手の法則によって
力が発生します。これは、図を書いて考えるとすぐにわかりま
すが回転磁界の方向と一致します。

こうして、誘導電動機は回転磁...続きを読む


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