モーター及び電池・LEDを使用した電気的な質問です

質問

市販のDCモーター(マブチ：RE-280SA_2865)を回転させ、ニッケル水素電池(1.2V,2300mAh)に充電させたいと思います。無負荷で定格7100回転、0.16Aならば、充電はどのくらい出来たのですか？すみませんがお願いします。

また、その充電した電池3本で、LED（60mA,3V)を点灯させた時、何分程度点灯出来るのですか？
電気が不得手の為、まだ足りない所があるかもしれません。申し訳ありませんがお願いします。
LEDを点灯させるための抵抗も計算に必要なのですか？
出来れば、計算式も提示して頂ければありがたいです。

回答No.2

misawajp · ベストアンサー

最終的には実測しないとわかりませんが　期待値として負荷に供給できる電流は　良くて0.05A程度でしょう
７１００rpmは手回しでは不可能です、７０倍程度の増速が必要です
その上で　万充電させるには５０時間程度の手回しが必要です
モータの発生電圧の関係で同時には１本しか充電できない可能性が高いです

満充電の状態で負荷が60mAならば運が良ければ30時間程度　20～25時間はいけるでしょう

充電電池のmAｈは　表記の1/20の電流を流した時２０時間使用できる意味です（新品時、これが半分になったときがメーカ規定の寿命）
2300mA・・・・115mA*20時間

LEDの直列抵抗は　電源電圧とLED点灯電圧との差を吸収するためです
1.2V3直列　4.8V-LED3V　差1.8V　電流60mA　計算してください　オームの法則です
入手できる抵抗には限りがありまた誤差もありますから、計算により大きい（1ランクか2ランク上の）抵抗を選びます（抵抗が大きくてもそれなりに光ますから　2ランクか3ランク高い抵抗値の物が望ましいです）

抵抗値と電流から電力が求まりますから、2ランクか3ランク上の耐電力のものを選びます
触れないくらい熱くなるようならさらに電力の大きいものに交換です

お礼

ありがとうございます。
勉強になりました。

回答No.1

sailor

ここに記載されている定格はモーターとして使ったときのものですが、電池を充電するということは、このモーターを外部動力で発電機として使おうということですよね。そのよう使い方をした場合、この定格自体は意味が無いでしょう。本来動力源として設計されたものですから、発電機としての定格などはもちろんどこにも記載されていませんので、実測するしかないでしょう。少なくても電圧・電流を測れるテスターと、負荷抵抗となるレオスタットなどが無いと計測も出来ませんし、充電を制御する回路も必要です。最も簡単なものでは電圧のみを制御する方法がありますが、そのようなものでは電池を完全に充電することは難しいでしょうし、必要以上に長時間充電してしまうと電池をだめにします。

また、ニッケル水素電池などの充電池を充電する場合は、単に発電機からの電圧をかけるだけでは電池を壊してしまう危険性があります。充電式の電池を充電するには決められた電圧で、決められた電流を流し決められた時間充電する必要があります。単純にモーターを流用した発電機から電池につなぎ回してやれば良いというものでは有りません。

それから、LEDを点灯させるようですが、LEDは豆電球のように電池に直接つないではいけません。そのようなつなぎ方をすると、LEDに過大な電流が流れLEDが壊れます。LEDを使用するには必ず電流を制限する回路をつける必要があり、最も単順に抵抗で行う場合、Vf３．０V　６０ｍA　のLEDを３．６Vで点灯させる場合１０Ω（１０オーム）　１／２W程度の抵抗を直列につなぐ必用があります。またはCRD （定電流ダイオード）という素子を用いる方法もありますが、６０ｍAというものは見つけにくいでしょうから１５ｍA程度のものを３～４本並列につなぐ必用があるでしょう。

点灯時間ですが、抵抗やCRDなどのロスを考えても電池が完全に充電された状態なら３０時間程度は点灯するでしょう。

お礼

ありがとうございます。
勉強になりました。

補足

細かく説明、ありがとうございます。
回路などまた、別に設計致します（自分は機械設計者です)。
説明不測で済みません。計算上、必要になったのです。
外部動力でDCモータ－を回転させます。
その力を充電池に貯めて、LED12個を点灯させたいのです。
簡単に言えば、手回しのランタンのようなものです。