Orientalmotorオリエンタルモーター株式会社

おしえて!照代さん

「モーターを選ぶ時、慣性モーメントはなぜ大切なの?」

学くん
それにしてもこの自転車、車輪が大きい割にはペダルは軽く、速く走りますね!
照代さん
競技用に車輪を細くして、慣性モーメント(※)を小さくしているから、軽いのね。
学くん
慣性モーメントって、質量に比例して大きくなるんですよね?
照代さん
そうよ。でも、それだけじゃないわよね。
学くん
他に何があるんでしたっけ・・・?
照代さん
半径の2乗に比例して大きくなるんでしょ!
学くん
そうか。だから、傘を開いて回転させようとすると、閉じたときよりも重く感じるんですね。
照代さん
じゃあ、モーターを選ぶとき、慣性モーメントはどのように影響するかわかる?
学くん
え~っと、起動時や減速時に発生する加減速トルクに影響するんでしたっけ?
照代さん
そうね。慣性モーメントが大きくなると、それに比例して加減速トルクも大きくなるわね。じゃ、他には?
学くん
・・・。何でしたっけ?
照代さん
もう、しっかり勉強してね、学くん! 許容慣性モーメントやイナーシャ比を考慮する必要があるのよ。
学くん
あ、そうか。ACモーターの場合、ギヤヘッドの許容慣性モーメントが装置の慣性モーメント(=負荷慣性モーメント)を上回るように選ばないといけないんでしたね。負荷慣性モーメントのほうが大きいと、ギヤが耐えられずに壊れてしまうんですよね。
照代さん
先週、学くんが傘を回していて、傘の支柱が慣性モーメントの加減速トルクに耐えきれず折れたようにね。じゃ、ステッピングモーターの場合は?
学くん
ステッピングモーターは、モーターのローター慣性モーメントに対する負荷慣性モーメントの比を、「イナーシャ比=負荷慣性モーメント÷ローター慣性モーメント」で求め、イナーシャ比が10倍以下(αSTEPの場合は30倍以下)になるよう、モーターを選ぶんでしたね。でも、なぜイナーシャ比を考慮する必要があるんだろう?
照代さん
加減速トルクに余裕があっても、イナーシャ比が大き過ぎると、加速指令についていけず脱調することがあるからよ。
学くん
サーボモーターやブラシレススピードコントロールモーターは、許容慣性モーメント(適用負荷慣性モーメント)が負荷慣性モーメントを上回るように選ぶんですよね。
照代さん
そうね。許容慣性モーメント(適用負荷慣性モーメント)を越えていると、きちんと制御できず動作が不安定になったり、アラーム出力して止まってしまうのよ。
学くん
負荷慣性モーメントの大きいものでも、ギヤヘッドで減速すれば、小型のモーターでも駆動できるんでしたよね。
照代さん
やっとエンジンかかって来たわね。「許容慣性モーメント(適用負荷慣性モーメント)×減速比2」で減速比の2乗だけ大きなものが駆動できるようになるのよ。学くんの自転車も、ギヤを1/2減速すれば、減速比2で4倍の荷物が積めるようになるわね。私の荷物も積んでもらおうかしら!
学くん
そしたら、スピードが1/2になるじゃないですか。そんなのいやですよぉ・・・。

※慣性モーメントについては、用語解説をご覧ください。

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