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モーターで物を回したい
同じ重さでも、回す軸と重さの分布で必要なトルクは変わります。「一定速度で回す力」と「速さを変える力」を分けると整理できます。
このガイドで分かること
- 質量mだけでは回しにくさは決まらない
- 定常トルクと加速トルクを分ける
- 計算トルクとモーターの定格を照合する
青：入力条件の記号 ／ 赤：計算で求める量。図は概念図です。
- m・D：円板の質量と外径
- n：回転速度 / T：駆動トルク
- J：指定した軸まわりの質量慣性
下の数値は説明用の例です。各例のボタンから、数値・単位・モードを計算画面へ読み込めます。通常の計算リンクは入力例を読み込みません。
回転軸と動く物を決める
回転テーブル、治具、荷物を含めて慣性Jを調べます。軸から離れた場所に重さがあるほど回転の速さを変えにくくなります。梁の断面二次モーメントIとは単位も使い方も違います。
実務で確認を深める
モーター軸へ換算する前に、どの軸のJかを明確にします。平行軸の式は軸の向きを変更する式ではありません。偏心質量の重力トルクやアンバランスはJだけでは表せません。
一様な円柱の中心軸：J = mD²/8 ／ 平行な別軸：J = Jc + me²
回転速度と加速時間をそろえる
停止から何rpmまで、何秒で加速するかを決めます。rpmは1分間の回転数、rad/sは1秒あたりの回転角です。計算式では単位をそろえます。
- 定常抵抗トルクTLには加速分を重複して入れない
- 往復・停止待ちを含む運転サイクルも別に整理
ω = 2πn/60、α = ω/t
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必要なトルクを足し合わせる
直結・損失なしの例では、モーター側の慣性も加えてT = TL + (Jload + Jm)αとします。減速機がある場合は軸ごとの速度と慣性、効率をそろえて比較します。
実務で確認を深める
減速比iはモーター速度/負荷速度です。負荷慣性の換算はJload/i²ですが、モーター速度は高くなります。減速比を大きくすれば全条件が改善するとは限らず、許容回転数・効率・バックラッシも確認します。
例：10 kgの円板を0.5秒で60 rpmへ
入力する条件
- 一様な円板 m = 10 kg、D = 200 mm、中心軸
- Jload = 0.05 kg·m²、Jm = 0.001 kg·m²（仮定）
- 直結 i = 1、効率100%、TL = 0.5 N·m（仮定）
- 到達回転数60 rpm、加速時間0.5 s
計算結果
- 角加速度 α ≈ 12.566 rad/s²
- 加速分 ≈ 0.641 N·m、定常分 = 0.500 N·m
- 加速中の合計 ≈ 1.141 N·m
計算上必要な値で、採用すべきモーターの定格値ではありません。Jmには実際のローター・入力側部品、TLには実際の抵抗を入れ直します。例では減速・逆駆動・熱を含みません。
説明用の数値・単位・モードをまとめて読み込めます。開いた後で自分の条件に変更できます。
中心軸の円板モードです。内径・幅・高さ・偏心の補助欄はこのモードでは使いません。
瞬間・連続・停止を別々に照合する
定格トルクを超える値を瞬間的に出せるか、何秒使えるかは製品とドライバーによります。必要トルクが出る回転数、繰り返し運転の実効値、停止時のエネルギーも確認します。
- 速度・トルク特性、ピークの使用時間、電源・ドライバー
- 実効トルク、運転時間、冷却・周囲温度
- 減速・回生、ブレーキ保持、非常時の停止
- 軸・カップリング・減速機の強度と許容慣性
確認したことをメモする
確認漏れを減らすためのメモです。チェック数で安全・合格を判定するものではありません。内容は送信・保存しません。
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参考情報・参考計算です。設計への適合性・安全性を保証するものではありません。実際の材料、部品仕様、使用条件を確認してください。