直流カーボンブラシモーターの逆起電力と回転速度の関係は何ですか？

ちょっと、そこ！ DC カーボンブラシ付きモーターのサプライヤーとして、私は逆起電力とこれらのモーターの速度の関係についてよく質問されます。そこで、わかりやすく噛み砕いてこのブログを書こうと思いました。

基本から始めましょう。 DC カーボン ブラシ付きモーターは、カーボン ブラシを使用して、アーマチュアとして知られるモーターの回転部分に電流を伝達する電気モーターの一種です。これらのモーターは設計が比較的シンプルでコスト効率が高いため、さまざまな用途で広く使用されています。あなたは私たちをチェックアウトすることができますDC カーボンブラシ付きモーター当社が提供する製品の詳細については、こちらをご覧ください。

さて、戻ってきたのは何でしょうか - EMF?逆起電力 - EMF または逆起電力は、モーターが回転するときにモーター内で生成される電圧です。ファラデーの電磁誘導の法則によれば、導体 (この場合はモーターの電機子のコイル) が磁界中を移動すると、導体に起電力が誘導されます。 DC モーターでは、アーマチュアが回転すると、コイルがステーターによって生成された磁場を切り裂き、これにより、印加された電圧に逆らう電圧が誘導されます。

DC モーターの逆起電力 (Eb) の公式は、Eb = k * Φ * ω で与えられます。ここで、k はモーターの構造 (コイルの巻き数など) に依存する定数、Φ は磁束、ω はモーターの角速度です。角速度 ω はモーターの速度に直接関係します。簡単に言うと、モーターの速度が増加すると、コイルが磁界を通過する速度も増加し、逆起電力も増加します。

DC カーボンブラシ付きモーターを初めて起動すると何が起こるかを考えてみましょう。電源が投入されると、印加された電圧 (V) により、アーマチュア コイルに電流 (I) が流れます。電流によりアーマチュア内に磁場が生成され、この磁場がステーターの磁場と相互作用してアーマチュアが回転し始めます。最初、モーターが停止しているとき (ω = 0)、逆起電力 (Eb) はゼロです。オームの法則によれば、アーマチュアを流れる電流は I = (V - Eb)/R で与えられます。ここで、R はアーマチュア回路の抵抗です。起動時は Eb = 0 なので、電流はかなり高くなります (I = V/R)。この高い始動電流は、モーター内で過度の加熱を引き起こし、電源に損傷を与える可能性があるため、少し問題になる可能性があります。

モーターが速度を上げ始めると、逆起電力が蓄積し始めます。 Eb が増加すると、I = (V - Eb)/R となるため、アーマチュアに流れる電流は減少します。最終的に、モーターは定常状態の速度に達し、アーマチュアを流れる電流がモーターの負荷に打ち勝つのに必要なトルクを生成するのに十分な値まで逆起電力が増加します。

逆起電力と速度の関係は線形です。逆起電力と速度のグラフをプロットすると、直線が得られます。この線形関係は、モーターの速度を制御する際に非常に役立ちます。たとえば、モーターの速度を上げたい場合は、印加電圧を増やすことができます。印加電圧が増加すると、印加電圧と逆起電力の差 (V - Eb) が増加し、アーマチュアに流れる電流が増加します。電流が増加するとトルクが増加し、モーターの速度が上がります。速度が増加すると、新たな定常状態に達するまで逆起電力も増加します。

一方、モーターの速度を下げたい場合は、印加電圧を下げることができます。印加電圧を下げると、差（V－Eb）が小さくなり、電流が減少し、モータの速度が低下します。速度が低下すると、新しい平衡が確立されるまで逆起電力も減少します。

さて、この関係の実際的な意味について話しましょう。正確な速度制御が必要なアプリケーションでは、逆起電力と速度の関係を理解することが重要です。たとえば、DCブラシレスモータードライブ、制御システムは逆起電力をフィードバック信号として使用して、印加電圧を調整し、モーターを一定速度で動作させ続けることができます。

考慮すべきもう 1 つの側面は、モーターの効率です。モーターへの電力入力は Pin = V * I で与えられ、電力出力は Pout = T * ω で与えられます。ここで、T はトルク、ω は角速度です。電機子回路で損失する電力は、Ploss = I² * R です。逆起電力が速度とともに増加すると、電流が減少し、電機子での電力損失も減少します。これは、電機子の熱として浪費される電力が少なくなるため、高速でのモーターの効率が向上することを意味します。

ただし、いくつかの制限があります。非常に高速になると、モーターの機械的損失 (ベアリングの摩擦や風損など) が大幅に増加し始めます。また、逆起電力は印加電圧に近い値に達する可能性があり、モーターが達成できる最大速度が制限されます。

アプリケーションによっては、低速で動作できるモーターが必要になる場合があります。私たちの低 RPM DC ブラシ付きモーターはそのような要求を満たすように設計されています。低速では逆起電力は比較的低く、アーマチュアを流れる電流は高速動作に比べて高くなります。これは、モーターが低速でより多くのトルクを生成できることを意味し、高い始動トルクが必要なロボット工学やコンベア システムなどの用途に役立ちます。

まとめると、逆起電力と DC カーボンブラシ付きモーターの速度は密接に関係しています。逆起電力はモーターの速度に比例して増加し、この関係はモーターの電流、トルク、出力、効率に大きな影響を与えます。高速アプリケーション用のモーターを探している場合でも、低速、高トルクのアプリケーション用のモーターを探している場合でも、この関係を理解すると、正しい選択をするのに役立ちます。

DC カーボン ブラシ付きモーターの市場に参入していて、逆起電力と速度の関係が特定のアプリケーションにどのような影響を与えるかについて質問がある場合、または調達のニーズについて話し合いたい場合は、遠慮なくお問い合わせください。私たちは、お客様のプロジェクトに最適なモーターを見つけるお手伝いをいたします。

参考文献

• AE フィッツジェラルド、C キングスレー、SD ウーマンズ (2003)。電気機械。マグロウ - ヒル。
• チャップマン、SJ (2012)。電気機械の基礎。マグロウ - ヒル。