（実験的な）モータのトルクの求め方

質問

仕様書のないモータを使おうとしているのですが，回転数（もしくは入力電圧）から実験的にトルクを求められないでしょうか？

よろしくおねがいいたします．

回答No.6

foobar

トルクを実際に計測する場合には、＃５さん紹介のページのような方法を使います。

その際、プーリーと軸がある摩擦（実際には後述のように発電機を使うことが多いように思います）ですべるような作りにして、
・所定の回転数になるように摩擦を調節する
・そのときの秤の指示とプーリ径からトルクを計算する。
注意点は、モータの動力が全てプーリと軸の間の摩擦熱で消費されるので、熱対策（放熱）を考える必要があります。

ある程度容量の大きなものを試験するときには、摩擦を持ったぷーりーのかわりに、固定子側をフリーに回転できるようにした発電機を使っていました。発電機の発生トルクが、上記摩擦の作用をして、発電機の固定子がプーリーの役割をします。

それ以外の方法だと、
b. 小径のプーリでオモリを巻き上げて、プーリ径と重りからトルクを計算して、回転数ートルク特性を出す（ただし、巻き上げるまでの時間で十分回転数が落ち着く（それだけの十分な長さの糸でつる）必要があります。）
c. モータの軸に負荷をかけて、モータの筐体をフリーにして、筐体にかかる反力を（上記プーリ＋ばねばかりのようにして）測定する。
という手もあるかと思います。

モータにつながる電線が十分しなやかに曲がるなら、c.の方法も使えるかもしれません。

回答No.5

moto21

トルクを実験的に与える方法はプーリーとバネはかりと糸でできます。

下記のリンクの日本電産サーボの技術資料のＮｏ．２１の４ページにある方法です。

http://www.japanservo.co.jp/products/pdf/soliton21.pdf

昔、小型のＡＣモータの検査をこれでやっていたのを見たことあります。（手の加減でトルクが変わります。そのモータは手のひらにのる数十ワット程度のシンクロモータでした。）

プーリを見つけたり作るのが面倒ですがトルクメータより安いかも・・・
自分でやったことがないのでどんなレベルのものかわかりません。
このときの電流が測れればある程度負荷の目安がつくと思います。

参考までに

回答No.4

boobee0125

＃２です。

>(1)モータを見てみたところ，サーボドライバからからの線が４本ありました．もしかしてこれはDCモータではなくACモータなのでしょうか？(古いモータらしく，型番等のデータがありません)

モータの種類がわからないと回すこともできませんね。４本の線の導通関係（端子間の抵抗）とサイズ、質量、コギング（手で回す時の反力ゴツゴツ感）などがわかれば種類の推察が可能な場合もあります。しかし小型(φ30×40程度)のモータとなるとＤＣモータの可能性も大ですがサーボドライバというのはプロポでしょうか？

なお導通関係は（マルチ）テスターで計れますが、お持ちでなければホームセンターで1000円以下で買えます。

>(2)電流の測定は(3)のように，「抵抗を挿入し，その抵抗にかかる電圧から電流を求める」方法が一般的なのでしょうか？(←今回の件とは関係ないのですが，単なる興味として質問したかったので…)

電流を測る基本的な方法は回路に直列に電流計を挿入する方法です。また電流計の代わりに上記のテスターを電流モードにして使ってもＯＫです。オシロで電流を測る場合は電流プローブ（カレントプローブ）を使うのが基本です。

抵抗を使う方法は回路の状態（全抵抗）を変化させるので良くない方法ですが、上記の方法が使えない場合の簡便法です。この方法では回路の状態を変えないようにできるだけ低い抵抗値を使います。ただオペアンプ回路（アナログ回路）などではこの方法がサイズ・精度・高速応答性・コストなどの面で基本かもしれません。

このほか高圧電力線の電流測定にはＣＴ（カレントトランス）が使われますし、また回路の電流を常時モニタする目的には各種の電流センサー（電流⇒電圧変換器）があります。

回答No.3

noname#79435

トルクと言っても(起動トルク)(回転トルク)では意味も違って来るのでは…
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下のURLが、何らかの参考に成れば…
http://home.catv.ne.jp/hh/toku/jdsgn/torqu/torqu.htm
トルクの実計算

回答No.2

boobee0125

質問の確認です。

>利用できるデータが電圧と回転数と負荷(質量)だった場合にトルクを求めることができるかどうか

１）負荷の質量とはどんな意味ですか？通常はモーター単体の負荷はトルク[Nm]または慣性モーメント[Kgm^2]だと思いますがどちらでしょうか？

２）上と関連しますが、負荷としてフライホールのような大きな慣性モーメントを付けられますか？

３）モーターに直列に低抵抗 R を挿入してその両端の測定電圧を Vr とすれば電流は I = Vr/R で表されます。モーターと抵抗の接続点をオシロのコモンにすればモーターおよび R の両端の電圧を２チャンネルで同時測定可能ですが、これは出来そうでしょうか？

お礼

boobee0125さん，回答ありがとうございます．

説明不足で本当に申し訳ないです…．
質量は「負荷としてモータに装着させる物体の質量」という意味です．自作するにしても買うにしても，電子天秤などで質量は計測できる，という意味で説明したかったのですが…本当にすみません．

>２）上と関連しますが、負荷としてフライホールのような大きな慣性モーメントを付けられますか？
フライホイール(http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%83%A9%E3%82%A4%E3%83%9B%E3%82%A4%E3%83%BC%E3%83%AB)でしょうか？
私が使っているのは小型のモータ(φ30×40程度)ですので，軽量のフライホイールでも難しいと思います．

>３）３）モーターに直列に低抵抗 R を挿入してその両端の測定電圧を Vr とすれば電流は I = Vr/R で表されます。モーターと抵抗の接続点をオシロのコモンにすればモーターおよび R の両端の電圧を２チャンネルで同時測定可能ですが、これは出来そうでしょうか？

なるほど．電気系は疎いのですが，やり方はなんとなく分かりました．
重ねて２つ質問よろしいでしょうか？
(1)モータを見てみたところ，サーボドライバからからの線が４本ありました．もしかしてこれはDCモータではなくACモータなのでしょうか？(古いモータらしく，型番等のデータがありません)
(2)電流の測定は(3)のように，「抵抗を挿入し，その抵抗にかかる電圧から電流を求める」方法が一般的なのでしょうか？(←今回の件とは関係ないのですが，単なる興味として質問したかったので…)
よろしくお願いいたします．

回答No.1

foobar

概算なら、入力の電圧、電流、（交流機なら力率も）を測定して、電気入力を計算して、そこから損失を引いて（あるいは効率をかけて）、機械出力を算定し、軸速度で割って軸トルクを計算する、という手も使えます。
トルク測定のためのセットを組めるなら、モータの軸にトルクメータ＋機械負荷をつけて、モータの特性（回転数とトルクや電流の関係）を実測し、次に実際に使っている条件でのトルクを算定する、という手もあるかと思います。

お礼

foobarさん，回答ありがとうございます．

すみません．説明が足りませんでした．
電流を計測できればトルクは求められると(雰囲気的に)理解していましたが，そうではなく，利用できるデータが電圧と回転数と負荷(質量)だった場合にトルクを求めることができるかどうか質問したかったのです．(電圧ならオシロ等を使えば計測できるのですが，電流を計測する方法が分からないので…)
トルクメータを使う方法もあるようですが，ネットで検索してみたところ，少し高い買い物になるようですので，これも難しいと思います．

大変面倒な要求で申し訳ありませんでした．もしfoobarさんに提示して頂いた方法でしかトルクの計測ができないようでしたら，もう諦めるつもりです．