モータの並列使用について

質問

現在、車両型ロボットを製作している高専生です。
初めて質問させて頂きます。

モータを配置可能な場所の制約から、タイヤ1つに付き、2つのモータを並列にして速度制御したいと考えています。

調べてみると、片方のモータに負荷が偏ると異常発熱などのトラブルが起きてしまうことが分かりました。
しかし、下のURLの「モータの並列接続」での記述から、2つのモータを並列に使っている例もあることを知りました(ロボットアームなので私の用途とは違いますが)。
http://www37.atwiki.jp/kisarazu_maicon/pages/76.html

そこで質問なのですが、同じモータ2つにピニオンギアを付け、平歯車を固定したタイヤを回転させたとき、モータはすぐに壊れてしまうのでしょうか。
(モータが100時間壊れないで動いてくれたら今回は良いのですが）

モータはコアレスモーターでドライバICを使ってマイコンからPWM制御します。
タイヤとモータの回転数は分かりますが、モータを流れる電流は分かりません。

単純にモータドライバからの出力を2つのモータにつなごうと思っていたのですが、同じモータでも回転数に違いが出て片方に耐えられない負荷がかかるのではと心配しております。

浅学の身で恐縮ですが、ご教授をお願いします。

回答No.3

xpopo · ベストアンサー

まず、

＞モータを配置可能な場所の制約から、タイヤ1つに付き、2つのモータを並列にして速度制御したいと考えています。

この駆動の構造は文章からこちら（http://yahoo.jp/box/t8cbdE）の図のａ）に示したような駆動構造ですね？

　それを前提にして、まず２台のモータは構造から回転数はギアが外れない限り常に２台ともに同じ回転数で回転します。

　ここで２台のモータの回転数－負荷特性（図ｂ）で太い線で表示）、電流－負荷特性（図ｂ）で細い線で表示）を見てください。
　今２台のモータ１，２は同じ回転数Ｘで回転しているとき特性グラフからそれぞれのモータの電流は図のモータ電流１とモータ電流２のように求められます。
　２台のモータの特性が揃っていればモータ電流１とモータ電流２は同じになります。しかし、実際にはモータにはバラツキがありますので図のように電流値は相互に異なります。

　実際の使用で１００時間程度と短時間なので、モータが壊れる心配はそれほどする必要は無いでしょう。また、モータのバラツキは同じ型番のモータならバラツキは大きくても１５％程度と考えて差し支えありませんので選別する必要はないでしょう。もし、気になるようであれば、モータを同じ電圧で無負荷で回転させた時の無負荷回転数で相互に１５％以内の回転数差のものを選べばいいと思います。

お礼

ご回答ありがとうございます。
まさに図で示して頂いた通りの機構です。

モータが壊れる心配する必要はあまりないとのことで、とても安心しました。
ご指摘のように、電源装置からモータに同じ電圧をかけて、無負荷回転数が近いものを使いたいと思います。

回答No.5

koujikuu

モーター出力をゴムベルト・プーリー駆動にすれば、ゴムのすべりにより、モーターの回転差は吸収されると思いますが？
（タミヤの模型ギヤボックスにもクラッチギヤが内蔵され過負荷に耐えられる構造になっています）
http://blog.livedoor.jp/eikophys/archives/51815290.html

お礼

ご回答ありがとうございます。
恥ずかしながら、ゴムベルト・プーリー駆動自体を知らなかったので、目から鱗の解決策でした。

ベルトの入手性とすべりによる速度制御の難度の変化が未知数ですが、ギアのバックラッシから解放され、モータの配置の自由度も増すことが予想でき、メリットが大きいので実験を繰り返して是非とも導入を図りたいと思います。

回答No.4

xpopo

回答NO.3です。回答の補足です。

アップしたモータの特性図（http://yahoo.jp/box/t8cbdE）は2台のモータともに同じ電圧で駆動した場合を示しています。

それから、実際に発生するモータのトルクは図の回転数Xとそれぞれのモータの回転数－負荷特性（太い線）が交差したポイントA、Bの真下の負荷トルクの読みになります。

この場合、2台のモータが同じ電圧で駆動された時にはモータの特性バラツキに応じてそれぞれのモータの発生するトルクに差が発生することになります。そしてその発生するトルクの違いはそれぞれのモータの駆動電流の違いにもなるわけです。結局2台のモータが同じ回転数で回転し相互にけんかするような状態にはなりません。

回答No.2

noname#215107

模型用のパーツには疎いのですが、ヒントだけ。

プリウスなどのハイブリッドカーは、エンジンとモーターは並列につながっていますが、エンジンの回転数と電気モーターの回転数がバラバラです。低速走行時は、モーターだけ動いて、エンジンが停止することすらあります。しかし、ちゃんとエンジンとモーターの出力をうまく合成して車輪を回しています。

つまり、モーターＡとモーターＢ、タイヤ1個があって、

Ａ→タイヤ　（動力が伝わる）
Ｂ→タイヤ　（動力が伝わる）
Ａ→Ｂ　（動力が伝わらない）
Ｂ→Ａ　（動力が伝わらない）

・・・このようにすればいいのですよね？

これを実現するためには、モーターＡとＢの出力を差動ギヤに入力し、差動ギヤの出力をタイヤにつなげばよいと思います。

本格的なラジコンの四輪車には、違う目的（２つの動力の合成ではなく、１つの動力の左右車輪への分配）で、差動ギヤが入っているはずですので（でないと、左右に曲がれない）、もしこういうパーツがあれば逆利用できるのかもしれません。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%B7%AE%E5%8B%95%E8%A3%85%E7%BD%AE#.E5.8E.9F.E7.90.86

お礼

ご回答ありがとうございます。
すいません、私の書き方が悪くて誤解を与えてしまったのですが、製作している車両型ロボットは2輪を独立に速度制御することで直進や右左折を行っています。説明が難しいので下のURLが走行動画です(私のロボットではないです)。
https://www.youtube.com/watch?v=6xTzHc-rPbM

教えて頂いた差動ギヤを使って、F1カーのように速いマシンを作れるのではと興味が湧きました。次のマシンでは、1つのモータが差動ギアで後輪の速度を制御することで車体の重心速度が制御し、もう一つのモータで前輪をステアリングさせ角速度を制御するというマシンが面白そうだと思うので、挑戦してみたいと思います。

回答No.1

TooManyBugs

同型のモーターであればすぐに壊れるようなことは無いでしょう。

>単純にモータドライバからの出力を2つのモータにつなごうと思っていたのですが、同じモータでも回転数に違いが出て片方に耐えられない負荷がかかるのではと心配しております。
市販されているコアレスモーターならば致命的な差が出るような回転数の違いは出ないでしょう。
出来れば多数のモーターの中から特性が一致する個体を選ぶべきでしょう。

場合によっては直列運転も検討してみては。

お礼

ご回答ありがとうございます。
すぐには壊れないようで安心しました。

アドバイス通り、何個かモータを用意して電源装置から同じ電圧をかけ、スローカメラで回転数を計ることで特性がなるべく同じになるモータの組み合わせを見つけたいと思います。