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DC モーター速度計算ツール

電気的パラメータからDCモータの速度、トルク、電力、効率を計算

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公式

ω = (V - I_a × R_a) / K_e, T = K_t × I_a

参考: Chapman, Electric Machinery Fundamentals

ω — Motor speed (RPM)
V — Supply voltage (V)
I_a — Armature current (A)
R_a — Armature resistance (Ω)
K_e — Back-EMF constant (V/RPM)
K_t — Torque constant (N·m/A)

仕組み

DCモーターの速度とトルクの計算には、電気入力と機械出力の基本的な関係を理解する必要があります。このプロセスでは、逆起電力定数 (Ke)、電機子抵抗 (Ra)、印加電源電圧 (V) などの主要なモーターパラメーターを解析する必要があります。電圧が印加されると、モーターは印加電圧から電機子抵抗両端の電圧降下を引いたものに比例した回転速度を生成します。逆起電力定数はモーター速度と生成電圧の関係を表し、通常はボルト/ラジアン/秒またはボルト秒/ラジアンで表されます。モーターが回転すると、印加電圧と反対の逆起電力が発生し、モーターの速度と消費電流に直接影響します。

計算例

逆起電力定数が0.1 V/ (ラジアン/秒)、電機子抵抗が 2 オーム、無負荷速度が 3000 RPM の 12 V DC モーターを考えてみましょう。モーター速度の計算式: RPM = (V-I * Ra)/Ke を適用すると、負荷がかかった状態での実際のモーター速度を求めることができます。負荷電流を 5 アンペアと仮定します。まず、アーマチュアの両端の電圧降下を計算します。5A * 2Ω = 10V です。これを電源電圧から引くと、2V の電圧を回転に使用できるようになります。この結果、速度が約 2500 RPM 低下し、負荷電流がモーターの性能にどのように影響するかがわかります。

実践的なヒント

  • ✓データシートだけに頼るのではなく、必ず実際のモーターパラメーターを測定してください
  • ✓熱管理を使用してモーターの性能を一定に保つ
  • ✓モーター駆動システムの設計には安全マージンを組み込む

よくある間違い

  • ✗速度計算における電機子抵抗の軽視
  • ✗すべての負荷条件でリニアモーターの性能を想定
  • ✗モーターのパラメータに対する温度の影響を考慮していない

よくある質問

機械的負荷が増加すると、モーター電流が増加し、電機子抵抗の両端で電圧が低下し、回転に使用できる電圧が低下します。その結果、RPM は低下し、モーター速度は低下します。
逆起電力定数は、モーターの回転速度に比例して、回転中にモーターによって生成される電圧を表します。これはモーターの電気的特性を理解する上で重要なパラメータです。
この計算方法は、パラメータがわかっているブラシ付き DC モータに適用されます。ブラシレス DC モーターでは、若干異なる計算方法が必要になる場合があります。
計算を行うと、理論的な近似値が得られます。実際の性能は、温度、機械的摩擦、製造上の許容誤差などの要因によって異なる場合があります。
通常、電圧はボルト、抵抗はオーム、速度はRPM、逆起電力定数はV/（ラジアン/秒）またはV/RPMです。

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