不明なDCモーターの電圧範囲を見つけるにはどうすればよいですか？

スピードコントローラーボードが焼損している、マークのない小さなモーターがあります。モーターから出ている2本のワイヤーがあり、スピードコントローラーに整流器があるため、モーターがDCモーターであることを理解できます。

モーターの最大電圧範囲を知りたいのですが、難しいです。ボードにはトライアックとおそらくダイアックまたは何らかのダイオードがあるようです。変圧器がないので、おそらく120Vで動作していると思います。また、おそらくPWMに使用される一連の抵抗とコンデンサもあります。

ドリルプレスのモーターをチャックし、シャフトを570RPMまたは59.69ラジアン/秒で回転させ、16Vの出力を得ました。モーターの抵抗は39オームです（以前は50を読み取っていました）。

DCモーターの電圧と速度、または電圧とトルクのグラフまたは式はありますか？

参考までに、モーターの直径は約2インチ幅で、モーターの高さは約4インチです。モーターにはプラスチック製のウォームギアが取り付けられており、ネックマッサージャーとして使用されていました。私はそれが高トルクで動作する必要があると思います。

これがモーターの写真と回路のスナップショットです：

これは主に、モーターが熱くなりすぎずに安全に消散できる電力量に関するものです。二次的な問題は、モーターを過剰回転させたくないということですが、通常、それがそこまで到達するとかなり明白になります。

あなたの測定値は私たちにいくつかのアイデアを与えますが、このモーターの物理的なサイズを知ることはさらに役に立ちます。これにより、消費できるワット数を最初のパスで推測できます。

570 RPM（9.5 Hz）では、16 Vが出力されました。ほとんどのモーターは少なくとも3600 RPM（60 Hz）を実行できるので、それがどのように機能するかを見てみましょう。その速度では、測定によれば逆起電力は101 Vになります。整流された120 V ACから実行することを意図していると思われる場合は、170 Vが何をするかを見てみましょう。これは、整流器の後にコンデンサがある場合に得られるものだからです。170 V-101 V = 69 Vが残り、モーターを3600 RPMで駆動します。それはモーターに95 Wを供給します、それはそれが少なくとも多分6インチの幅でない限り多くです。

別の方法で見てみましょう。逆起電力を170 Vにするには、6000 RPM（100 Hz）が必要です。それが絶対最大速度になります。それはもっともらしいですか？これは、DCモーターの場合、他のことを何も知らないため、外れているわけではありません。もちろん、実際にそれを駆動するためのEMFがなく、他のものを駆動するためのトルクが残っていないため、実際にはそれほど速くはなりません。

5000 RPMでは、140 Vの逆起電力があり、30 Vを残してモーターを170 Vで駆動します。これには18 Wかかります。モーターが少なくとも拳サイズの場合、それは非常に妥当です。

$V= R*i + e$$V$$R$$e$

Rは、上記のコメントで述べたように測定できますが、ここでも繰り返します。ブラシの接触により、DCモーターの抵抗が変化する可能性があります。抵抗を測定する最良の方法は、いくつかの測定と平均を取ることです。可能であれば、ローターをロックしてから、端子に小さな電流を流します。電圧と電流を測定し、R = V / Iを計算します。通常、このテストは約25％の定格電流で行われます。数回繰り返して平均します。動的テストもあり、さらに良い結果が得られます。先ほど述べたのと同じことを行いますが、ローターをロックする代わりに、モーターをバックドライブします。50 RPMは、ローターをバックドライブするのに十分な速度です。

$e$$e = K_b* \omega$$K_b$$\omega$$K_b$

あなたはすでに見つけました$K_b$$\frac{16 V}{570 RPM} = 28.07 \frac{V}{kRPM} = 0.268 \frac{V}{rad/sec}$$K_t = 0.268 \frac{Nm}{A}$

$V = R*i$$e=0$$i = \frac{V}{R}$$i$$T_{lr} = K_t*i = K_t*\frac{V}{R}$

$V= R*i + e$$i=0$$V=e$$V= K_b* \omega$$\omega = \frac{V}{K_b}$

さまざまな電圧でストールトルクが発生し、さまざまな電圧で最高速度が得られたら、1つの軸に速度、もう1つの軸にトルクをグラフにプロットできます。ラインを接続すると、さまざまな電圧でさまざまな速度-トルク曲線が得られます。

私が上に書いたものには多くの仮定があります。注意すべき2つの主な前提条件は、1）モーターが比較的冷たいままであること（したがって抵抗が変化しないこと）と2）無負荷電流がゼロであること（実際には変化しないこと）です。

テスト後のモーターの動作がどれほど重要であるか、および使用している機器によっては、温度、速度、および電流を監視しながら、モーターへの電圧をゆっくりと増加させる場合があります。また、ある種の機械的負荷を含めて、動力計のようなトルクを測定することもできます。あなたが快適である点はあなた次第です。

公式に関しては、それは形状とモーターが内部でどのように巻かれるかによって大きく異なります。それは基本的に、一連の永久磁石と相互作用する電磁石のセットであり、適切なタイミングで機械的に切り替えられて、同じ方向に回転し続けます。所定の強度で、高電流、低電圧の電磁石または低電流、高電圧の電磁石を作成できます。そして、それは多くのパラメーターの1つにすぎません。スペックシートを見つけるか、独自の実験を行うほうがよいと思います。

永久磁石DCモーター（同期モーター、誘導モーター、または「ユニバーサル」モーターではない）であると仮定すると、発電機テストでは、Kv（速度定数）が3.73rad / s / Vまたは36rpm / Voltであることを示しています。したがって、120Vでは約4300rpmになります。

PMDCモーターの場合、Kt（トルク定数）はKvの逆数です。1 / 3.73 = 0.268Nm / Aまたは38oz-in / A。

抵抗が50Ωの場合、ストール電流は120/50 = 2.4Aになるため、ストールトルクは約0.268 * 2.4 = 0.643Nmまたは91oz-inになります。これは「小さい」モーターには多くのことなので、測定値の1つが10倍ずれていると思います。これは、500Ωではなく50Ωでしたか？

120VDC用に設計された典型的な小型永久磁石モーターは次のとおりです。

DS-5512-120-6000

Rated voltage:   120VDC
No load speed:   6000±10% rpm
No load current: ≤60mA
Rated speed:     4800±10% rpm
Rated current:   ≤100mA
Rated torque:    120g.cm
Output power:    5.9W
Stall current:   ≥260mA
Stall torque:    ≥600g.cm
Weight:          200g