その69 モーター選定 - ロボボボいじりにうってつけの日

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その69 モーター選定

OmnimOの育成に励みながらも、いじってない時間は次の構想を練ってたりします。
そこで当然いつかモーターの選定をしないといけないのですが、ちゃんと勉強する気も経験もないのでよくわかりません。

OmnimOのモーターもオムニホイールとセットでモジュール化されている便利さで選んだだけだし、キャチロボのときもいろいろ考えておいて倉庫(サークルのBOXのこと)に眠ってたよさげなものを使っただけ。モーター選定、したことなし。

データシートを見ると出力が何ワットだとか無負荷回転数だとか最大連続トルクだとかいろいろな値が載っていますが、よく意味がわからないしそれをどう複合的に考えたらいいのかもいまいちわからない。

ということで、自分の中で意味と扱い方が腑に落ちてる値を使ってモーターを選定する方法を考えてみました。
変なところあったらどなたか教えてください!という目的も込めてここにまとめます。

そこでまず参考にするのがこじまさんの記事。
こじまうす開発ノート「DCモータの制御(フィードフォワード)」
OmnimOでは「この(一定の)電圧をかけ続けたらいずれこの速度に落ち着きそう」というスタンスで制御していますが、実際にはこうやって加速度を中心に制御していくのだなぁと。

そこで、モーター選定の方針としては、「実際の制御方法を考えたときに現実的かどうか」です。

モーターの各定数の中で使う値は
端子間抵抗
トルク定数:1Aあたりのトルク
発生電圧定数:1rpmあたりの逆気電力
回転数定数:1Vあたりの回転数
また、発生電圧定数と回転数定数は逆数の関係にあるはずなのでどちらかが分かれば十分です。
僕は回転数定数で考えました。

さて、目標とする加速度が決まれば、先のフィードフォワード制御の考え方で、モーターに流す電流とモーターの発生電圧に上乗せする電圧の値が決まります。
また目標とする速度が決まれば、回転数定数から速度一定となったときにかける電圧が決まります。

それらをExcelで計算したのが次の画像。
例としてmaxonのRE13の2Wと3Wを比較しています。

69-1

最高速:3 m/s
加速度:8 m/ss

機体質量:0.3 kg
同方向のモーター数:2 個
電源電圧: 7.4 V
タイヤ直径: 0.05 m
減速比: 6 :1

という設定。
今考えてみたら電源電圧は計算に使ってないので要らないです。

2W, 3Wの順に書くと、
                     2W    3W
回転数定数(rpm/V)   595   1160
発生電圧定数(V/rpm) 0.00168 0.000862
トルク定数(mNm/A)    16    8.27
端子間抵抗(ohm)     34.2   9.56

となっていて、計算結果として

最高加速度時の電流(A) 0.315   0.604
最高加速度時の電圧(V) 10.687   5.779
最高速時の電圧(V)     11.55   5.927

となりました。

ここでの「最高加速度時の電圧」というのはモーターの発生電圧に上乗せする電圧のことです。

この結果によると、2Wの電圧は現実的じゃないですが、3Wの方ならなんだかいけそうですね。
あとは定格トルクと定格回転数??みたいなのだけいちおう確認しておけばいいんじゃないかという気がします。
みなさんこういう考え方なんですかね??

この考え方があってるのかどうかはわかりませんが、いちおう計算に使ったExcelファイルを置いておきます。
と思いましたがこのブログExcelファイルもzipも上げられないみたいです。そういうの憧れてたのに...。


以上、その69 モーター選定
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プロフィール

Author:たけもり
ブログ新設しました-->メカトロニクスにうってつけの日


「しゃれたロボットをつくりたい」と思いながらも大学生になってやっとのんびり勉強始めました.
勉強のためにロボトレースというロボコンに参加して,全方向移動型ロボトレーサー"OmnimO-2"を制作しました.
大学ではヘビ型ロボットについて研究しています.
個人的課外活動としてエンタメ志向のロボットを製作中.最新作のMimebotはこちら

ロボコン時代のロボットはこちらにまとめています.

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