DCモーターの構造
固定子と回転子の 2 つの部分で構成する必要があります。 DC モーターの静止部分はステーターと呼ばれます。 固定子の主な機能は、磁場を生成することです。 運転時に転がる部分をローターと呼びます。 その主な機能は、電磁トルクと誘導起電力を生成することです。 DC モーターのエネルギー変換のハブであるため、通常はアーマチュアと呼ばれます。 コンストラクターとファンなど
ステーター
(1) 主磁極
メインポールの役割は、エアギャップ磁場を生成することです。 主磁極は、主磁極鉄心と励磁巻線で構成されています。
鉄心は一般的に0.5mm~1.5mmの厚さのケイ素鋼板を打ち抜いてリベットで留めて作られています。 ポール本体とポールシューの2つに分かれています。 励磁巻線の上部を極体、下部を極体と呼びます。 ポール シューはポール ボディよりも幅が広く、エア ギャップ内の磁場の分布を調整できるだけでなく、励磁巻線の固定も容易になります。 励磁巻線は絶縁銅線でできており、主磁極のコアにスリーブされています。 主磁極全体がネジでベースに固定されており、
(2) 整流極
整流極の機能は、整流を改善し、モーターの動作中にブラシと整流子の間で発生する可能性のある整流火花を減らすことです。 通常、隣接する2つの主磁極の間に設置されます。 極巻線で構成されています。 整流極の巻線は絶縁線でできており、整流極の鉄心にスリーブが付けられています。 転流極数は主磁極数と同じです。
(3) マシンベース
モーター固定子のハウジングはフレームと呼ばれます。 ベースには次の 2 つの機能があります。
1つは、主磁極、整流極、エンドカバーを固定し、モーター全体を支持して固定することです。
2つ目は、ベース自体も磁極間の磁路を構成する磁気回路の一部であり、磁束が通る部分をヨークと呼びます。 機械のベースは、十分な機械的強度と優れた透磁率を確保するために、一般的に鋳鋼または溶接鋼板で作られています。
(4) ブラシ装備
ブラシ デバイスは、DC 電圧と DC 電流を導入または抽出するために使用されます。 ブラシ装置は、ブラシ、ブラシホルダー、ブラシホルダー、ブラシホルダーで構成されています。 ブラシはブラシホルダーにセットされ、バネで押されているため、ブラシと整流子の摺動性が良好です。 絶縁が必要です。 ブラシロッドシートはベアリングのエンドカバーまたはインナーカバーに取り付けられ、円周方向の位置を調整でき、調整後に固定されます。
ローター
(1) 電機子コア
一般的に、電機子鉄心は0.5mm厚の珪素鋼板を打ち抜いたものを積層し、モータ駆動時に電機子鉄心に発生する渦電流損やヒステリシス損を低減します。 積層鉄心は、回転軸またはローターブラケットに固定されています。 鉄心の外周には電機子スロットが設けられており、電機子巻線はスロットに埋め込まれています。
(2) 電機子巻線
電機子巻線の機能は、電磁トルクと誘導起電力を生成することであり、DC モーターのエネルギー変換の重要なコンポーネントであるため、電機子と呼ばれます。 一定の規則に従って接続された多くのコイル（以下、コンポーネントと呼びます）で構成されています。 コイルは高強度のエナメル線またはガラス被覆平銅線でできています。 異なるコイルのコイル側は、アーマチュア スロットに 2 層で埋め込まれています。 鉄芯間、コイル上下間を適切に絶縁する必要があります。 遠心力でコイルエッジがスロットから飛び出すのを防ぐため、スロットウェッジでスロットを固定します。 スロットから伸びるコイルの終端部分は、熱硬化性のよこ糸のないガラステープで結ばれています。
(3) 整流子
DC モーターでは、整流子にブラシが装備されており、外部 DC 電源を電機子コイルの交流電流に変換できます。
電磁トルクの方向は安定しており、変化しません。 直流発電機では、整流子にブラシが装備されており、電機子コイルに誘導された交流起電力を正と負のブラシから引き出された直流起電力に変換できます。 整流子は多数の整流子セグメントで構成される円筒で、整流子セグメントはマイカ シートで絶縁されています。
(4) 回転軸
回転軸はローターの回転を支える役割をしており、一定の機械的強度と剛性が必要です。 通常、丸鋼から加工されます。
特定の用途に適した DC モーターまたは DC ギア モーターを選択するのは困難な作業であり、多くのメーカーは基本的なモーター仕様しか提供していない場合があります。 これらの基本仕様は、お客様のニーズを満たしていません。 以下に、ミニチュア DC モーターの仕様をリストし、可能であれば概算値を示します。
以下は非常に一般的な仕様で、DC モーターの製造元がリストする可能性があるものです。 ほとんどのバイヤーにとって、この基本的な情報は、購入を行うかどうかに十分です。
1.定格電圧：
高いモーター効率に対応する電圧。 駆動モーターの電圧定格に一致するバッテリー パックを選択してみてください。 たとえば、モーターの定格が 6V の場合、5 1.2V のバッテリー パックを使用して 6V を取得します。 モーターが 3.5V で動作する場合は、3 つの AA または 2 つの AAA バッテリー パックを使用します。 モーターが定格電圧を超えて動作すると、モーターの効率が低下し、通常は追加の電流が必要になり、大量の熱が発生し、モーターの寿命が短くなります。 定格電圧に加えて、DC モーターには動作電圧範囲もあり、メーカーはモーターがこの範囲を超えて動作することを推奨していません。
2. 無負荷速度:
接続がないと仮定すると、これが出力軸の最高回転速度（角速度）です。 モーターが減速し、モーターの速度が個別に表示されない場合、モーターの回転数は電圧入力の値に比例します。 「無負荷」とは、モーターが抵抗を受けていないことを意味します (ハブまたはホイールが端に取り付けられていません)。 通常、提供される無負荷速度は定格電圧に関連しています。
3.定格電力：
モーターの出力が記載されていない場合は、おおよその値を使用できます。 電力 (P) は、電流 (I) と電圧 (V) に関連しています。 式は次のとおりです。P=I*V。 無負荷電流と定格電圧を使用して、モーターの電力出力を概算します。 ロックされたローター電流と定格電圧 (最大電圧ではない) を使用して、モーターの最大電力を取得します (これは短時間しか使用できません)。
4.ストールトルク：
これは、モーターのシャフトが回転していないときに提供できる最大トルクです。 モーターが数秒以上ロックされると、モーターは修復不可能な損傷を受けます。 モーターを選択するときは、ストール トルクの 1/4-1/3 を超えてはならないことを考慮する必要があります。
5. ストール電流:
これは、最大トルクでモーターが消費する電流です。 これは非常に高くなる可能性があり、この電流を制御するコントローラーがない場合、非常に大きなケースで損傷を受けます。 ストールも定格電圧も提供されない場合は、モーターの定格電力と定格電圧を使用して電流を推定してみてください: 電力[ワット]=電圧[ボルト]*電流[アンペア]
一般仕様:
DC モーターの一般的な仕様には、通常、モーターの長さと直径だけでなく、重量、シャフトの長さ、シャフトの直径も含まれます。 その他の有用な仕様には、取り付け穴の位置とねじの種類が含まれます。 長さまたは直径が示されている場合は、写真、写真、または縮尺図を参照して、他の寸法の感触をつかんでください。
トルク：
「トルク」は、力に距離を掛けて計算されます。 10Nm の失速トルクで回転するモーターは、1m 以内に収まる可能性があります。
10 N ホールド。 同様に、0.5m 以内で 20N を維持します。 注: 1kg*重力 (9.81m/s2)=9.81N (10N は簡単な計算用です)
理想的な仕様:
多くのモーター メーカーがリストしている追加情報は、適切なモーターを選択する際に非常に役立ちます。 DC モーターを検索すると、次の情報に出くわす可能性があります。
電圧と速度
理想的には、製造業者はモーターの電圧と速度のグラフをリストするかもしれません。 簡単な概算として、無負荷速度対定格電圧の使用を検討してください: (定格電圧、速度) と点 (0、0)。
トルク VS 電流:
電流は、制御が容易ではない値です。 DC モーターは、必要な電流のみを使用します。 理想的な仕様には、曲線、および再現が容易でない近似が含まれます。 ストール トルクは、ストール電流に関連しています。 回転が無効になっているモーターは、最大の (「ロックされた」) 電流を引き込み、可能な限り最大のトルクを生成します。 特定のトルクを提供するために必要な電流は、モーターの製造に使用されるワイヤーの太さ、種類、構成、および磁石やその他の機械的要因など、多くの要因に基づいています。
技術仕様または 3D CAD 図面:
多くのロボットは、必要な部品を購入するときにコンピューターでロボットの絵を描くのが好きです。 すべてのモーター メーカーは寸法を含む CAD 写真を持っていますが、一般に公開することはめったにありません。 理想的なモーター サイズには、上記の情報に加えて、取り付け穴の位置とネジの種類が含まれます。 理想的には、モーター、ギア、および巻線の製造に使用される材料と寸法が提供されます。
減速比:
DC モーターのメーカーがモーターに対応するギア付きモーターを製造する場合、対応する減速比を提供する必要があります。 減速は、トルクを増加させ、速度を減少させるために使用されます。 指定された無負荷速度値は、常に減速後の出力軸の値です。 減速前の角速度値を求めるには、この値（無負荷回転速度値）に減速比を掛ける必要があります。 減速前のモータのストールトルクは、ストールトルクを減速比で割ります。 内歯車の材料は、通常、プラスチックまたは金属であり、最大定格トルクに耐えられるように選択されます。
アクセサリ: ギヤード モーターの場合、エンコーダはアクセサリとしてよく使用されます。 同じ会社から調達していない場合、モーターに適したエンコーダーを見つけることは非常に困難です。 光学式エンコーダーを使用すると、モーターの回転方向と回転速度を見つけることができます。 適切なエンコーディングに加えて、光学式エンコーダもシャフトの角度を提供できます。
ハブとカップリング:
ホイール ハブ (アウトプット シャフトを他のコンポーネントに接続するために使用される) は、さまざまなサイズのアウトプット シャフトに徐々に適応しています。 ネイティブ カップリングを提供しているメーカーはごくわずかです。 適切なカップリングが見つからない場合は、平歯車を使用してシャフトを別のサイズにオフセットすることを検討してください。
上記は、ミニチュアDCギヤードモーターの選択で考慮すべき主なパラメーターについてです。 東邦自動車編集部の記事が、ミニチュアDCモーターの理解を深める一助になれば幸いです。
