モータの選定

Question

今まで数年間、初心者レベルで機械設計の仕事をしておりますがモータの選定をしたことがありません。

先日、会社の先輩から機械全般を任せるからモータの選定をしてみろと資料を渡されモータメーカーのカタログに記載されている計算式で理解不十分のまま計算してみたところ、出力不足と先輩に言われ計算の仕方を１から教えてもらおうと質問したところ「自分で調べろと」一喝されてしまいました。

モータを選定していく上での「重力加速度」や「予圧加重」など計算式のいろいろな記号の意味も判らず（工業高校で学んだ記憶がありません）。

選定手順や例題などがカタログに載っているモータ選定の仕方よりも超初心者でも判るような書籍はないでしょうか？

Answer

単にモーターと言っても，誘導・コンデンサ・ステッピング・
ＡＣ/ＤＣサーボ　など各種有り，それぞれ特徴や設計上の固有の計算
方法があります。出力と後段の機械系の力学については基本的な考えは
共通しています。個人的にはメーカーの技術ガイドが解かりやすいと
思います。下記ＵＲＬからも入手できます。メーカーの無料セミナー
に参加するのも有効かと思います。

Answer

モータの選定は、パワーと回転数が重要です。
通常のACモータは、極数があり4P（ポール、極）仕様のモータでは、
◆ 60Hz；120×60Hz÷4（極数）＝1800rpm、ロスをみて1750rpmで計算
★ 50Hz；120×50Hz÷4（極数）＝1500rpm、ロスをみて1450rpmで計算
等から、減速機にて調整して、回転数を決めます。
最近は、インバーターが良く使用されますが、前述は基本の内容です。
さて、パワーには、
? 通常（走行）パワー
　 通常走っている（持ち上げている）時のパワーです。
　 力（Ｆ）kgf×速度（ｖ）m/sec÷102で、動力（Ｐ）kWが算出。
　 2×π×N（回転数rpm）×T（トルクkgf･m）÷（102×60）でも算出。
　 T（トルクkgf･m）は、Ｒ（半径m）×Ｆ（力m）なので、
　 2×π×Ｒ（半径m）で円周となり、N（回転数rpm）はrev/minで
　 1分間（min）に何回転するか表示で、N（回転数rpm）÷60は、
　 1秒間（sec）に何回転するか表示となります。
　 結局、1秒間（sec）に何回円周を廻るか、速度（ｖ）m/secと同じで、
　 （Ｆ）kgf×（ｖ）m/sec÷102で、動力（Ｐ）kWが算出と同じになる。
　 計算をします。これが、基本です。
　 水平移動は、重量×摩擦係数が、力（Ｆ）kgfとなります。
? 加速（走行）パワー
　 加速するために必要なパワーです。
　 自動車で、60km/h走行する時、加速が悪い車はパワーが低いで、
　 加速が良い車はパワーが高い車ですが、どちらも60km/h走行可能。
　 計算は、慣性モーメントを使用します。
? 抵抗
　 LMガイドのシールや与圧で、抵抗が掛かります。
　 200gf～500gf/箇所程度ですか＞（カタログを要参照）
　 1kgfの抵抗がある場合、力が1kgf必要です。
　 水平でLMガイド使用なら、摩擦係数0.005程度なら200kgの重さを
　 水平移動させる力（Ｆ）kgfと同じ事になります。
　 因って、無視する事はＮＧです。
以上は、モータを製作しているメーカーに、計算ソフトとその使用例で
掲載されています。
当初は、それを使用して、計算して徐々に勉強していって下さい。

Answer

一番簡単手っ取り早い方法はインバータメーカのインバータ選定ソフトを使う
http://wwwf2.mitsubishielectric.co.jp/melfansweb/inv/index.html
http://www.e-mechatronics.com/product/servo/index.jsp
http://www.fujielectric.co.jp/fcs/jpn/new/frenic-multi/
イナーシャもトルクも自動計算してくれるし計算式も出力してくれる
ヘタの考え休むに似たり

初心者がこうしたソフトに頼ると技術力が上がらないと言う説も有りますが
物理学者や数学者になる事を目指さないなら別に計算力を鍛える必要もない
ノーベル賞を取った学者先生だって英文が苦手だったとか
数学の出来ない技術者が居たって．．．．
もちろん出来るに越したことは無いが

↓に色々な機械のモータ計算例が有ります
http://www.inverter.co.jp/app/index_j.htm

http://www.inverter.co.jp/index_j.htm
　トップページ
　　　適用例
　　　　A-1ファン・ポンプ・コンプレサ
　　　　　　インバータの選定方法
　　　　　　　　インバータ・モータ容量の計算方法は？（詳細計算）

同様に
　　　　B-1食品機械　スライサ
　　　　　　インバータの選定方法
　　　　　　　　カッター用のインバータ・モータ容量の計算方法は？（詳細計算）　
　　　　　　　　コンベア用のインバータ・モータ容量の計算方法は？（詳細計算）

必ずしも全ての適用例中に詳細計算が付いている訳では有りません
例えば「旋盤」の項には詳細は有りません
他の計算式と基本は同じなので省略されているようです

Answer

次の書籍が参考になると思います。
なお、この本を熟読されると電気及び機械の全般の知識が得られ
お復習いになると思います。

1-1)書籍名:機械を動かす電気の極意 自動化のしくみ
1-2)発行所:株式会社 技術評論社
1-3)目  次:(その一部)
    第4章 電動機選定法の概要
    第5章 機械を動かす制御 サーボコントロール

2-1)書籍名:基本からわかる電気の極意
2-2)発行所:株式会社 技術評論社
3-3)目  次:(その一部)
    5章 電動力応用

モータの選定の仕方とは？