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2009年4月 4日 (土)

困った時は文章に起こして考える

引き続き、モータの電流計算の話です。

ロボットの重さが大体7.2kgでバッテリの電圧を7.2×3=21.6V、減速比が13:1くらいなのですが、maxon motor selection program に入れてみると、これでは最大登坂斜度が5°になってしまいます(RE35,90Wを使用)。あくまで、モータの連続使用可能領域内で使用する場合において、ですが。この5°の坂がどの程度のものかというと、電動車いすの最大登坂斜度が6°、電動セニアカーの最大登坂斜度が10°だそうですから、電動車いすに負けるわけです。いかにも悪路を走るバギーですっていう図体をしておきながら5°では恥ずかしいので、せめて15°くらいは登ってほしい。

15°を目標としてトルクが間に合うようにするために、モータの回転数にはまだ余裕があるので減速比を現在の1.8~2.5倍くらいに上げたいのですが、希望通りのギアまたはギアヘッドが見つかりません。maxonのギアヘッドで使えそうなものでは減速比が一番小さくても3.5なので、減速し過ぎてしまいます。減速し過ぎるとどうなるか。4km/hで走りたいのに、2.6km/hまでしか走行速度が上がらなくなります。バッテリを7.2V×4本直列=28.8Vにすれば、なんとか3km/hは出せるけど4km/hは出せないという状況です。 それでもいいんじゃないか、と言われればそうなんですが、バッテリは重いし、充電する手間も考えるとできれば増やしたくありません。

バッテリ電圧と減速比はそのままで、最大登坂斜度の目標値を10°にするとモータの負荷ワークポイントが次の図のようになります。
Motor_selection_diagram_3
図中の a の線はモータの最大連続トルク、bの線は電源(バッテリ)が供給可能な電流を表しています。図中の色が濃い台形部分がモータの連続使用可能領域で、黒丸(走行速度 4km/hで10°の坂を上るときの負荷)の位置は a のラインを越えてしまっています。bのラインを越えていないので、短時間であれば使用できる領域なのですが、こんなマージンの無い場所を使うというのはエンジニアリング的によろしくない。それでは短時間というのは具体的にどれくらいなのかというとマクソンの技術資料によると、巻き線熱時定数で見るんだそうです。現在私が使っているRE35シリーズの場合、データシートには巻き線熱時定数が30秒と書いてるので、30秒以内ならセーフってことなんだと思います。微妙だな。

理想的な解決策としては、マクソンにカスタムで減速比2:1くらいのギアヘッドを作ってもらうことなのですが、2:1という低い減速比が可能なのか、またコストと納期がどれくらいなのかよくわかりません。ん~。じゃあマクソンにメールで聞いてみればいいのか?

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