DCモーターが移動できる最大重量を測定する方法は？

ATVシャーシに基づくコンピューター制御の電気自動車プロジェクトに取り組んでいます。

この車両（350kgと推定される）を動かすDCモーターを探していたときに、電動車椅子モーターを見つけました。500 W 108 rpm 24V DCモーターで、独自の差動機構があります。セールスマンは、540キロまで移動できると言った。この数字がどの事実に基づいているのかわかりません。

500 W 1500 rpm 24 V DCモーターもあります。リダクターを介して同じ比率の電動車椅子モーターでrpmを下げてトルクを上げると、最大540 kg移動できますか？または、モーターが移動できる最大重量は別の要因に依存しますか？これをどのように測定できますか？

前もって感謝します。

「セールスマンは私に言った...」 LOL！物理学が彼のものであれば、彼はおそらくセールスマンではないでしょう。いずれにせよ、彼の仕事は、デバイスを動作させるかどうかに関係なく、販売を行うことです。

最初に決定する必要があるのは、モーターに必要な電力です。その後、トルクと速度を心配することができます。これらは互いにトレードオフできますが、特定のタスクに特定のパワーを必要とする物理学をごまかすことはできません。

パワーを決定するために調べる必要があるエンドユーザーの基準は2つあります。これらは、あなたがどれだけ速く加速できるようにしたいか、そしてあなたがまともな丘を登ることができるようにしたい最低速度です。例として丘の基準を使用します。

たとえば、20 MPHを20％グレードアップできるようにしたいとします。20％グレードは、5フォワードごとに1パート上がることを意味します。行われている唯一の物理学の仕事が上がっているので、問題は4 MPHでまっすぐに350 kgを上げることに減少します。4 MPHは1.8 m / sであり、この地上では350 kgが3.43 kNの重さです。したがって、消費される電力は次のとおりです。

  （1.8 m / s）（3.43 kN）= 6.13 kW

もちろん、乗り越えなければならない摩擦があるので、この例では約10 kWが必要です。500 Wは近いものではないため、はるかに低いパフォーマンスを指定するか、より大きなモーター（および給電用の電源）を取得する必要があります。

これを裏返して、500 Wでできることを見てみましょう。

  （500 W）/（3.43 kN）= 146 mm / s

500 Wでユニット全体をまっすぐ持ち上げることができます。たとえば、20％グレードに適用すると、5倍、つまり730 mm / s、または1.63 MPHで移動できます。実際には摩擦やその他の損失があるため、おそらく500 mm / s = 1.1 MPH以下です。

トルクについて追加

上記のように電源を入れて開始する必要があります。モーターの出力量を決定したら、トルク/速度のトレードオフに直面します。ホイールで必要なトルク/速度を把握できますが、通常は、妥当な電気モーターで直接生成するには非常に遅く、高すぎるトルクになります。その結果、ホイールシャフトとモーターシャフトの間にギアが生じます。とにかくギアが入っているので、適切なモーターを選択してから、ギア比を逆に設計するのではなく、それに応じて設計します。

これを理解するために、上で説明したように、20 MPHで20％グレード上昇するのに必要なトルクと速度を見てみましょう。ホイールの直径が500 mmであるため、半径が250 mmであるため、円周が1.57 mであるとします。20 MPHは8.9 m / sなので、ホイールは5.7 Hzで回転する必要があります。5.7 Hz（342 RPM）のピーク電力と効率を備えた適切なモーターを入手できない可能性があります。あなたはおそらくあなたが見つける最高の利用可能なモーターに応じて、5倍から10倍のギア比になるでしょう。

たとえば、10 kWのモーターが必要だと決めたとしましょう。それは、60 Hz（3600 RPM）と26.5 Nm、20 Hzと80 Nm、またはすべてが10 kWになるさまざまな他の組み合わせとして実現できます。適切なモーターは限られた組み合わせでのみ利用でき、ギアリングはとにかくカスタム設計されるでしょう。モーターを選択し、ギア比を決定します。