トルク単位の解説：モーター用途でのN・mからlb-ft、oz-in、またはそれ以上の単位への変換

トルク単位換算が思った以上に重要な理由

日本のデータシートからマイクロサーボ (「MATHINLINE_8」のトルク) の仕様を決めたことがあり、それを「MATHINLINE_9」で定格されたアメリカのモーターと比較してみたことがあるなら、その苦労はご存知でしょう。トルクはトルクであり、常に力と距離を掛けたものです。しかし、モーターのデータシートには膨大な数の単位系があり、5分間の設計チェックが煩わしい単位換算のうさぎ穴になってしまいます。

CNC ガントリー用のステッパーのサイズを決定する場合でも、ロボットグリッパー用のサーボを選択する場合でも、自動車のスターターが冷たいエンジンをクランクできることを確認する場合でも、ユニットを正しく配置することは譲れません。小数点以下の桁数を1つ間違えると、負荷がかかった状態でモーターが停止するか、スペックを10倍超過してBOM予算を使い果たしてしまいます。

だからこそ、私たちは [トルク単位コンバーターを開く] (https://rftools.io/calculators/motor/torque-unit-converter/) を開発しました。これは、実際に遭遇するあらゆるトルク単位間を素早く確実に移動する方法です。

基本的な関係

トルク (「MATHINLINE_10」) は次のように定義されます。

「MATHBLOCK_0」

ここで、「MATHINLINE_11」は加えられた力、「MATHINLINE_12」はモーメントアーム (回転軸からの垂直距離) です。SI 単位はニュートンメートル (「MATHINLINE_13」) ですが、実際には他にも少なくとも 6 種類あります。

「MATHINLINE_21」の主な換算係数:

「マスブロック_1」 「マスブロック_2」 「マスブロック_3」 「マスブロック_4」 「マスブロック_5」 「マスブロック_6」

実際に使用した例:ステッピングモーターのサイジング

例えば、リードスクリュー式リニアステージを設計しているとしましょう。機械解析の結果、ステッパーは少なくとも「MATHINLINE_22」の保持トルクを供給する必要があることがわかりました。米国の販売代理店のサイトで有望な NEMA 23 モーターを見つけたのに、そのトルクが「MATHINLINE_23」と記載されているとします。それで十分ですか？

要件を「MATHINLINE_24」に変換してください。

「MATHBLOCK_7」

候補モーターは「マチンライン_25」を出力しますが、これは「マチンライン_26」程度です。これは要件を約 12% 下回っています。特に高速でのトルクのロールオフを考慮すると、十分なマージンが得られません。次のフレームサイズにステップアップするか、ギア付きのバリエーションを選択する必要があります。

これはまさに、コンバーターが瞬時に処理してくれるような素早いサニティチェックです。「MATHINLINE_27」を接続し、「MATHINLINE_28」を読み上げて、数秒で合否の判断を下すことができます。

現実世界の製品群:マイクロサーボからスターターモーターまで

数字の感触をつかむために、一般的なモータータイプがユニット間でどのようにマッピングされているかを次に示します。

マイクロサーボ (「MATHINLINE_29」) -「マチンライン_30」 -「マチンライン_31」 -「マチンライン_32」 -「マチンライン_33」 -SG90クラスの代表的なホビーサーボ。RCデータシートに「MATHINLINE_34」と記載されている場合、その意味はまさにこれです。 小型 DC モーター (「MATHINLINE_35」) -「マチンライン_36」 -「マチンライン_37」 -「マチンライン_38」 -「マチンライン_39」 -電動工具トリガー、小型ポンプ、ドローンジンバルによく使われています。 ステッピングモーター (「MATHINLINE_40」) -「マチンライン_41」 -「マチンライン_42」 -「マチンライン_43」 -「マチンライン_44」 -NEMA 17からNEMA 23までの製品ラインナップは、3DプリンターやCNCマシンの主力製品です。 自動車用スターター (「MATHINLINE_45」) -「マチンライン_46」 -「マチンライン_47」 -「マチンライン_48」 -「マチンライン_49」 -「マチンライン_50」 -「マチンライン_51」 -一般的な 4 気筒ガソリンエンジンのピーククランキングトルク

よくある落とし穴

kg·cm は SI 単位ではありません。 厳密には、キログラム力センチメートル (「MATHINLINE_52」) はキログラムを力の単位 (「MATHINLINE_53」) として使用します。ほとんどのサーボデータシートでは「f」は省略され、「MATHINLINE_54」とだけ書かれています。これを質量×距離の量と混同しないでください。これは重力の単位です。 オンスインチ対オンスフィート ホビーサーボランドでは、オンスインチ (「MATHINLINE_55」) が標準です。オンスフィートはめったに使用されませんが、時折登場します。分母は必ずダブルチェックしてください。

静的トルクと動的トルク。 ステッパーの保持トルク（静的）とDCモーターの定格トルク（連続動的）を比較する場合、単位換算では問題ありません。変換する前に、「同様」と「同様」を比較していることを確認してください。 縮尺でダインセンチメートル。「MATHINLINE_56」なので、わずかなトルクでも CGS では膨大な数値が生成されます。この単位は主に、トルクが「MATHINLINE_57」から「MATHINLINE_58」程度のMEMSや微小電気機械のコンテキストで役に立ちます。

コンバーターにいつ手を伸ばすべきか

-さまざまな地域やメーカーのデータシートを相互参照する -機械解析結果 (通常は「MATHINLINE_59」) をベンダー仕様の単位に変換 -設計レビュー中の手計算の健全性チェック -ユニットの好みが異なる国際チームのための文書作成

試してみる

次回、モーターのデータシートを見て「MATHINLINE_60」がアプリケーションに適しているかどうか疑問に思っているときは、暗算をスキップして [トルクユニットコンバーターを開く] (https://rftools.io/calculators/motor/torque-unit-converter/) してください。任意の単位に値を打ち込むと、他のすべての単位を即座に取り戻して、実際のエンジニアリングに取り掛かることができます。無料で、お使いのブラウザで実行でき、登録も必要ありません。