モーターがウェイトを持ち上げるのに必要なトルクを理解する

これは私の他の質問でトルクとステッピングモーターを理解しようとしている私の続きです。私は、小さな重量を持ち上げるためにモーターが生成するのに必要なトルクと、関係する式を理解しようとしています。

私の質問の最初の部分は、これを正しく計算しているかどうかを確認することです。

450 g（およそ0.5ポンド）の重さがあるとしましょう。それを引き下げる重力は次のとおりです。

$\begin{align} F &= ma \\ &= 0.450 \:\mathrm{kg} * 9.8 \:\mathrm{m}/\mathrm{s}^2 \\ &= 4.41 \:\mathrm{N} \\ \end{align}$

半径5 cmのモーターを引き上げる弦用のスピンドルを備えたステッピングモーターがある場合。必要なトルクは次のようになります。

$\begin{align} T &= Fr \\ &= F * 0.005 \\ &= 0.022 \:\mathrm{Nm} \\ \end{align}$

そのため、その重量を動かしたい場合は、0.022 Nm以上のトルクを出力できるステッピングモーターを見つける必要があります。

私の質問の続きは、どれだけ速く動かすことができるかを見たいなら、トルク速度曲線を見る必要があるということですよね？

私の混乱はこれです：必要なトルクを得るのに十分ゆっくりと動いていることを確認する必要がありますか、またはこの曲線が必要な場合、モーターがこの速度を超えることができないため、この速度を超えることはできません聞かせて？

あなたは正しい概念を持っていますが、小数点を落としました。5 cm = 0.05 m 450 gの質量の重力は、あなたが言うように4.4 Nなので、重力に追いつくためのトルクは（4.4 N）（0.05 m）= 0.22 Nmです。

ただし、これはシステムを定常状態に保つための絶対最小トルクです。実際に質量を加速し、避けられない摩擦を克服することは何もありません。

必要な実際のトルクを得るには、この質量を上方に加速する速度を指定する必要があります。たとえば、少なくとも3 m /s²が必要だとしましょう。F = maのニュートンの法則を解く：

（0.450 kg）（3 m /s²）= 1.35 N

つまり、重力のバランスを取るためだけに4.4 Nに加えて、5.8 N上向きの力が必要であることを意味します。半径0.05 mでは、0.28 Nmのトルクになります。摩擦が発生するため、マージンが必要になるため、この例では0.5 Nmのモーターで対応します。

また、トルクがモーターの唯一の基準ではないことに注意してください。電力も重要です。そのためには、質量を上に引き上げることができる最速の速度を決定する必要があります。例として2 m / sとしましょう。上から、最も高い上向きの力は5.8 Nであることがわかります。

（5.8 N）（2 m / s）= 11.6 Nm / s = 11.6 W

摩擦によるいくらかの損失を考慮し、わずかなマージンを残した後、モーターは最低約15 Wの定格である必要があります。