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ブラシレスモータ一考

今日は実験はお休み.WEBでブラシレスモータについて調べる.

気になるのはブラシレスモータを位置決めサーボとして使ったときに,ブラシ付きモータよりスピード,パワーの観点で有利なのか?という点だ.私の感想としては,ブラシレスサーボは従来のブラシ付きサーボを上回る性能を持っていると思う.ブラシレスが有利となるのは次のような特徴のため.

①トルク特性がリニアである(低速でも滑らかに回る,ブラシ負荷がないので高速回転が可能)
加速がつきやすくなり,立ち上がりが早くなる
減速比を高くしても高速運転が可能

②低ノイズである特徴
正逆転を繰り返すときのノイズが小さく,高い電流でドライブできる.

③熱効率が良い特徴
熱的にネックとなる可動端子,摺動部がなくコイルをハウジングへ直結できるため熱抵抗が小さく大電流が供給できる

試しにMAXON社の
ブラシ付きコアレスモータ RE40(150W)
ブラシレスモータ EC-PowerMAX30(200W)
の2種類を このサイトで比較してみた.
同じ慣性負荷を静定させるのにかかる時間がRE40に対してEC-PowerMAX30は約2/3となった.(減速比やPIDゲインなどをそれぞれのモータごとに適当に追い込んでソコソコ最適になるようにしてみた)モータの重量はRE40が480gに対して ECPowerMAX30は270gなので重量あたりの性能は圧倒的にブラシレスが高い.(実際はドライバ回路の重量の問題もあり一概には比較できないが・・・) おもしろいのはこのブラシレスモータは高回転型のため,減速比をかなり高く取ると非常に良い制御結果が出ることだ.

 たとえば減速機を1/160としたときに,EC-PowerMAX30で1m,10kgのアームを180deg回すのに約0.2secかかる.いっぽうRE40では回転数が途中でサチッてしまいこの減速比では最速が得られない.減速比を1/80ぐらいにすると静定までが最速となりこのとき0.3secぐらいかかる.単純にブラシレスの方が速いのに加え,1/160で回しているほうが慣性負荷の増大に対して強い.たとえば上記のアームを2mにすると1/80のほうは追従が極端に遅くなるが1/160のほうはほとんど変化しない.

今日は軽く試しただけだが,おそらくブラシレス+高減速比の減速機という組み合わせはロボットにとってかなり有効なアクチュエータだろう.
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もやね

Author:もやね
長野県在住の会社員(メカニカル・エンジニア).
ロボットは完全な趣味としてやってます.
E-mail:
mo_ya_ne[a]yahoo.co.jp
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