モーター

博識フクロウのフクさんと中堅エンジニア太郎くんの「モデルベース開発とモータ バックナンバー」。仕事率、エネルギー保存則。仕事率、電力。トルク、回転数。効率、損失。T-I特性、T-N特性。

モデルベース開発に於いては、リアルさを求めることは重要だが、そのリアルさの取捨選択も重要と学んだ。今回はモータのスペックシートの読み方を覚えることになる。モータのスペックシートは予想以上にあっさりしていることがあるが、それを元に様々な特性を算出できる。直接計測できない物理量が算出できるが、これを制御に利用するかは目的次第。

効率μを決定づける損失は多数存在。損失は「回転数に比例する」、「回転し始めだけ不感帯が存在する」ような感じでそれっぽければ良いことが多い。最初はリアルさを求めず、パラメータだけ特定して徐々にリアルさを求めても良い。

前回、太郎くんは異なる物理領域を横断するには仕事と仕事率という物理量を利用することが手っ取り早いことを知る。しかし、仕事、仕事率同士だからと言って単純変換できるわけではない。トルクは電流に比例。負荷(トルク)が一定であれば、角速度は電圧に比例。角速度から回転数は求められる。

力学(直交座標、極座標)、電気の主要の物理量は時間、速度との関係性で覚えると楽。力学(直交座標、極座標)、電気で共通の物理量として仕事と仕事率がある。熱学のような他の領域でも仕事と仕事率に相当するものがあるので、エネルギー変換を考える際はとても便利。

モデルベース開発に於いて、モータをどのように見ているかの解説。ただし、最もシンプルなアプローチであるため、精度はそれほど求めない。モータは「電気エネルギー(電力)を機械エネルギー(動力)に変換する機器」。電力、動力は共に仕事率という物理量。モータは「電気、力学の間のエネルギー保存の法則を最も簡単に実現してくれる装置」。