モータについて

Question

現在，モータの効率に関する研究を行っており，さまざまな会社の製品の情報を集めています．研究の対象はDCサーボモータです．

交流駆動のモータである場合，
定格状態（標準として決めた動作状態）の効率であれば、
定格出力（W)／（定格電圧（V)×定格電流(A)×力率）×100%で求めることができるのはわかったのですが，

DCサーボモータの場合も同じ計算でよいのでしょうか？
（式の形で知りたいです）．

（力率についても調べてみたのですが，交流電源を考慮する際に必要な値と記述してあったので疑問に思いました．）

また，交流と直流では同じ動作をするために効率が良いのはどちらでしょうか？
モータの構造に依存するとは思いますが，一般論があるなら回答をお願いします．

一般論としてモータは大きいほうが効率がいいということを知ったのですが，なぜでしょうか？具体的に知りたいです

Accepted Answer

No.37873の回答(1)です。
追記して頂いたのは確認しましたが、回答の記入をためらっていました。
なぜ、ためらったかというと、お問い合わせのDCサーボモータと、
私がイメージするDCサーボモータが一致しているか自信がなかったからです。

参考URLのようなDCサーボモータであれば、モータの入力電力は、
定格電圧×定格負荷時の入力電流で求めることで問題ないと思います。

したがって、効率は、次の式で求めることで宜しいと思います。
定格（機械）出力（W)／（定格電圧（V)×定格負荷時の入力電流(A)）で
　　（上式では、％に換算する　×100を省略）

心配事は、DCサーボモータと称するものにおいて、参考URLのようにDCモータ
そのものを指す場合と、ドライバ回路を含めてDCサーボモータと称する場合が
ありそうなことです。

前者のばあいは、お考えのとおりで間違いないと思いますが、後者の場合は
別のファクタが加わりますので、十分にご留意下さい。

なお老婆心ながら、
上式で、モータの出力は、機械的な出力（トルク×角速度）ですので、カタ
ログ値などを読みとる場合に、間違えのないようにご注意下さい。

回答に時間が掛かったこと、ご勘弁下さい。

電気機器の容量と効率
モータについては、図６参照。
http://202.124.214.151/infoaic/Default.asp?YM=200409&EDN=530&PAG=0

まず、大容量ほど効率が高いことを一般的な事実として受け止めて下さい。

小容量で効率の高いものを作ることは絶対に不可能ということではありませ
んから、「大容量ほど効率が高い」のは、絶対的な事実ではありません。

◆経済合理性による説明
小容量で効率の高いものをつくるのは、良質な材料をふんだんに使う必要が
あるので、コストがかかるのです。経済的な合理性が失われるので、小容量
のものは、多少効率が低くても我慢してつかうのです。

◆温度上昇の制限による説明
モータの出力は、およそ電機子の直径と電機子表面積の積に比例します。次
元でいうと、長さの３乗に比例して増加します。それに対して、モータの表
面積は、モータの寸法・・・次元で表すと長さの２乗に比例して増加します。
モータの放熱を決める決定的な要素は、モータの表面積です。モータの効率
が一定としたら、大容量のモータほど損失が大きなり、それに対して表面積
の増え方は大きくならないので、温度上昇が高くなってしまいます。絶縁物
の耐熱性には限度がありますから、温度上昇は許容される値に収める必要が
あるので・・・つまりは、大容量のモータほど、効率を高く設計しないと、
放熱設計が成り立たないから・・・・ということもできます。

Answer

まず技術の森を使う上でのテクというか回答者の方から返事をもらいやすい方法を。
前回の質問を例にすると、質問に追記する形ですが、これ実はよくないんです。
回答者が気づかないんですね。
これは回答にお礼としてどんどん質問を重ねていくのがいいです。
メールが届くので気づきます。
あと前の質問はきちんと新たに質問たてますと一言かいてお礼しておきましょう。

本題ですが、まずモータの原理は御存じでしょうか？
どうしてモータが回るのかという所からのお話です。
学生の頃勉強しているはずなので、復習した上で研究に入られることをお勧めします。

復習するために、原理から制御方法による効率まで色々記載されているURLを貼っておきますので目を通してみてください。

その上でどうしてもわからないことがありましたらお礼にて質問をしていただければ気づいて再回答可能です。（質問に追記した上でお礼にて「質問を追記しました、宜しくお願いします。」等も有効です）

前質問の回答者の方にも伝えて教えて頂くようにしてください。
私は明日から１週間出張で見れなくなるので・・・。

モータの効率に関する研究とは？