モータ電流値とトルクの関係（合算可能かどうか）

質問

ギヤモータをある回転数で駆動した時，モータの電流値が0.1Aだったとします．これに負荷Aを１つ接続（ギヤモータ+負荷A）すると，電流値が0.3Aになったとします．

このとき，負荷Aをさらに１つ接続（ギヤモータ+負荷A+負荷A）すると，理論上，電流値はいくらになるのでしょうか？

負荷A１つあたりの電流地が0.3A-0.1A＝0.2Aなので，
0.1A（ギヤモータだけ）　+　0.2A（負荷A分）　+　0.2A（負荷A分）　＝　0.5Aになるのでしょうか？

ご回答，どうぞよろしくお願い致します．

回答No.1

mdmp2 · ベストアンサー

負荷をかけた時、回転数があまり変わらない（回転数の低下が小さい）モーターの場合で、負荷がそのモーターの定格出力以下であれば、だいたいそのように考えて良いと思います。

使用されているモーターの種類と負荷の性質により違ってきますが、界磁に永久磁石を使用した直流モーター（パソコンなどの冷却ファンに使用されているブラシレスモーターもその一種です。）に、エネルギー消費が回転数に比例する負荷（揚水ポンプなど）を接続した場合、モーター（電機子）に電圧をかけると電流が流れ、電流と界磁の作用で回転力を発生し、回転を始めます。回転はどんどん速くなりますが、回転することにより電機子に逆起電力を発生し、その電圧が印加した電圧に近づくと、電源電圧と、電機子に生じる逆起電力の差が小さくなり、電流が減少しますので、それ以上回転数が上昇しなくなります。そのときの電流は、軸受の摩擦抵抗や、電機子の回転に伴う空気抵抗などに打ち勝って回転を維持するために必要な大きさななので定格電流（定格出力を出しているときの入力電流）よりずっと小さい値になります。貴出題の0.1A がこれに当たります。
こうして空回りしているモーターに負荷をかけると、モーターの回転が下がります。すると、電機子に生じる逆起電力が下がりますので、電源電圧と、逆起電力の差が大きくなり、電流が増加します。貴出題の1台目の負荷を接続したときの電流増加分0.2A がこれに当たります。
この時の回転数は、無負荷のときの回転数よりわずかに小さい値になります。
ここにもう1台の負荷を接続すると、さらに回転数がわずかに下がります。すると、2つの負荷の消費エネルギーが小さくなりますので、2台目の負荷を接続したときの電流の増分は、1台目の負荷を接続したときの電流の増分よりわずかに小さい値になります。
電機子電流は（電源電圧-逆起電力)/電機子の巻線抵抗　なので、電機子の巻線抵抗が小さければ、電流の増分は負荷の数に比例に近くなり、負荷を接続したときの回転数の低下が小さくなります。
実現は難しいですが、電機子の巻線抵抗がゼロなら、負荷を接続したときの回転数の低下がなく、電流は負荷の数に比例して増加すると思います。
他に考えるべき要素があるかもしれません。実験もしたことがありません。以上は、私のわずかかな知識による分析です。

負荷が大きくなると回転数がうんと小さくなるモーター（電車のモーター、電気掃除機のモーター等）の場合は、貴課出題の考えは成立しません。

お礼

詳細なご説明をありがとうございました．
深く理解することができて大変勉強になりました．