【TI】モデルベース開発とモータ その5【TN】

早速だけど、

モータのスペックシートを見てみようか。
ちなみに、

今使ってるモータとかある？

どれどれ。
マブチモータ製のFA-130RA-2270を使用しているようだね。
早速マブチモータのサイトを見てみよう。

そーだねー。
まず、AT MAXIMUM EFFICIENCYのSPEED、CURRENT、TORQUEから見てみよう。

最大効率時のトルクが、\(0.00059[N・m]\)
最大効率時の回転数が、\(6990[r/min]=6900×2π÷60[rad/sec]=722.568[rad/sec]\)

よって、
最大効率時の動力\(P\)は、
\(0.00059[N・m]× 722.568[rad/sec]= 0.42631512[W]\)
AT MAXIMUM EFFICIENCYのOUTPUTが\(0.43[W]\)なので、これと同等と見て良いだろう。

上記に加えて、
最大効率時消費電流が\(0.66[A]\)
電圧の最低定格が\(1.5[V]\)
よって、最大効率時電力は
\(0.66[A]×1.5[V]=0.99[W]\)
そして動力と電力の比率を求める。
\(0.42631512[W]÷0.99[W]=0.43062133333333335[W]\)

このモータはどう頑張っても指令出力(電力)の\(43[\%]\)しか出力しない。
つまり、最大効率時の効率が\(43[\%]\)となる。
というような推測ができる。

あとは、T-N特性とT-I特性かな

T-N特性はトルク\(T\)と回線数\(N\)の関係性を示したもので、
T-I特性はトルク\(T\)と電流\(I\)の関係性を示したものになる。

(絵を書くのも簡単じゃないんだけどなぁ)

一応用意したよ。

トルクと電流が比例関係になるのはロータトルクと電流の場合で、

モータトルクになると、

モータの構造上の問題で若干バイアスが生じるんだ。
ちなみにロータは回転子とも言って、

モータの中で回ってる部分を指す。
回転していない方を固定子、ステータと言ったりする。

今回のモータの場合、トルク定数\(K_T\)は\(0.001275\)になるね。

大正解。

まぁ特性に関しては、

温度とか劣化とかで変化するものなので、

完全に理論通りとは行かないけどね。

ついでだから、

最大効率点と最大出力点にも触れておこうか。

はいはい。

その通り。

まず出力は「トルク×角速度」なので、

T-N特性が分かっていれば算出できる。
まぁ回転数から角速度に変換する必要はあるけどね。

効率は出力と電力の割合なので、電力が分かれば算出できる。
電力は「電圧×電流」で電圧は定格の1.5[V]固定として

電流はT-I特性から持ってきている。

でも、

最初の内はあんまり考えなくても良いかもね。

これらの数値は計測困難なもので、

制御する際の直接的な目標値にはならないんだよ。

目的次第だね。
例えば、

• 常に大きな仕事をするために、最大出力を維持する制御
  • 建機とか。
• 保有エネルギー最大活用をするために、最大効率を維持する制御
  • 電気自動車とか。
• 装置が壊れないようにするために、最大電流(トルク)を制限する制御
  • パワーウィンドウとか
• 加速感を制御するために、特定電流(トルク)を維持する制御
  • これも電気自動車かな？

と言う感じで目的に応じた中間的な目標値にはなり得る。

とりあえず、

しゃべれることは全部しゃべったつもりだ。

あとは、

やりながら、悩みながらでやっていくと良いよ。

まとめだよ。

• 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。