SPMモータの速度起電力は、直接測定できます。
Ｕ、Ｖ、Ｗ巻線電圧を測定してみました。
SPMモータの速度起電力は、磁石の磁束密度と巻線の仕様より計算できます。
磁石の磁束密度は磁石の特性データと磁路の計算より求めることができますが、今回例にしたSPMモータの特性データはありませんので、
磁束密度を0.2Ｔと仮定します。
エネルギーの蓄積、放出がなければ、
出力 ＝ トルク ｘ ２π ｘ 回転数[r/sec」＝ 速度起電力 ｘ 電流
が成立し、トルクを求められます。
速度起電力 ＝ a x 巻線の巻数Ｎｘ 磁極の面積 ｘ 磁束密度 ｘ 回転数[r/sec」
トルク ＝ 1／2π ｘ 電流 ｘ a x 巻数Ｎ x 磁極の面積 x 磁束密度
又実測の速度起電力よりトルクは求められます。
トルク ＝ 速度起電力 ｘ 電流 ｘ １／（２πｘ回転数[r/sec」）
検証
1.SPMモータの定格入力電流を当てはめてみる。
Ｕ、Ｖ端子間速度起電力
トルク ＝ 速度起電力 ｘ 電流 ｘ １／（２πｘ回転数[r/sec」）
＝（ 3V ｘ 3.1A）／（２πｘ11.1）
＝ 0.13 Ｎ・ｍ
定格トルク＝0.2 [Ｎ・ｍ] を得るには電流は4.6Ａになります。
定格では、機械出力50Ｗに対して、で入力電力は24ＶＸ3.1Ａ＝74.4Ｗです。
巻線等の損失、及び駆動回路のロスをふくみ、定格トルク時の巻線電流は定格からは明確に出来ないと推定しています。
2.磁気回路から速度起電力の計算
磁束密度＝0.2Ｔと仮定する。
磁路断面積＝0.024ｍｘ0.027ｍ
最大磁束＝0.2ｘ0.024ｘ0.027＝0.00013 [Wb]
U巻線の磁束の変化
－最大磁束－＞磁束ゼロ－＞最大磁束へ25°、25°で変化する。
図1に当てはめてみると25°は6ｍＳとなる。
速度起電力＝ｎｘｄΦ／ｄｔ
＝ 100ターン ｘ 0.00013Wb／6ｍｓ
＝ 100ｘ0.00013ｘ1000/6
＝ 2.2Ｖ
磁束密度＝0.14Ｔと仮定すると
速度起電力＝1.5Ｖとなります。
精度の問題が残りますが、検証は出来ていると考えます。
