模型飛行機用のモータを例に、PMブラシモータを調べてみました。
小型、高速モータです。
定格電圧/定格電流/定格電力 7.2V/4.4A/32W 9.6V/6.7A/64W
永久磁石:フェライト
磁石表面積:13x13mm
電機子磁路断面積:3x13mm
巻線の線径:0.35mm
巻線ターン数:100T(推定)
3巻線の合成抵抗:0.2Ω
速度起電力例 約0.5V at 40 r/sec
無負荷 入力電流/端子電圧 (0.74A/6V)
回転数=1/0.0023μS=435r/sec
=26100r/min
入力電流=(電源電圧-速度起電力)/巻線抵抗を当てはめると
1.5A=(6V-最小速度起電力)/0.2Ω -> 最小速度起電力=5.70V
0.7A=(5V-最大速度起電力)/0.2Ω -> 最大速度起電力=4.86V
となります。
等価回路は以下の様に、速度起電力は電機子の角度の関数です。
速度起電力が求まれば、出力、トルク、磁束密度等は計算で求める事ができます。
出力=(5.7+4.86)/2 x0.74A=3.9W
(この出力は回転を維持するために必要な電気出力で、軸よりの機械出力でありません。)
トルク=3.9W/(2πx435r/sec)=0.0014Nm
定格負荷時の検証
定格電圧/定格電流/定格電力 7.2V/4.4A/32W
巻線抵抗の電圧=0.2Ωx4.4A≒0.9V
速度起電力=7.2V-0.9V=6.3V
回転数=435x6.3/5.3=517r/sec
出力=6.3Vx4.4A=27.7W
機械出力=27.7W-3.9Wx6.3/5.3=23W
効率=23W/32W=71%
トルク=27.7W/(2πx517r/sec)=0.0085Nm