モーターのトルクについて

公開日:2015年10月26日
最終更新日:2015年11月19日

タミヤのミニ四駆のモーターの仕様に、推奨負荷トルクというのがあります。

DSCF2240 DSCF2455
適正電圧:2.4 – 3.0V
推奨負荷トルク:1.4 – 1.9 mN -m
回転数:RPM 17200 – 21200 r/min
消費電流:1.6 – 3.0A

これはハイパーダッシュモーターPROの数値なのですが、「mN -m」という見なれない単位で書かれていて、これをどう参考にすればいいのかわかりづらいので、ご説明していきたいと思います。

モーターの推奨負荷トルクについて

推奨負荷トルクの単位について

読み方は「ミリニュートンメートル」と言い、基本になる単位はこの「ニュートンメートル N -m」の部分です。wikipediaによると「1ニュートンメートルは、「ある定点から1メートル隔たった点にその定点に向かって直角方向に1ニュートンの力を加えたときのその定点のまわりの力のモーメント」(計量単位令による)と定義されている。」

はい。何のことだかわかりませんね。しかも頭にミリまでついちゃうとちんぷんかんぷんです。なので、タミヤさんに聞いてみました。以下↓『説明』紹介。

単位換算して考えてみる


『 まずこの「mN -m」という単位を理解しやすくする為に、「gfcm(グラムフォース・センチメートル)」に置き換えて考えます。これをトルク変換(単位換算)といいます。

1.4 mN -m → 14.28 gfcm

1.9 mN -m → 19.37 gfcm

0.1 mN -m →  1.02 gfcm

上の例 14.28 gfcmについて説明します。

モーターの軸の先に半径1.0cmの糸巻きが付いていて、その糸巻きでオモリを吊り上げられる様になっているとします。』

motor2イメージ的にはこんな感じ

『14.28 gfcmとは、この糸巻きで14.28 gのオモリを吊っている事のできる力の事です。

オモリを15 gに変更すると、モーターの力が重さに負けてしまい、オモリが下に下がってしまい、オモリを13 gに変更すると、モーターの力が勝って、オモリを上に巻き上げます。

これをミニ4駆のシャーシーに搭載した状態で、評価するのは難しいですが、
さまざまな損失(ギヤー等の摩擦抵抗)を無視して説明するとして・・・

ギヤー比4.0のシャーシーの場合は、車軸の回転スピードは 1/4、トルクは 4倍(実際には損失があって、この計算通りにはならず、もう少し低い値になります)

もし、トルク14.28 gfcmのモーターなら、シャーシーの車軸では
14.28 × 4 = 57.12 gfcmと計算できます。

これは、車軸の先に半径1.0cmの糸巻きが付いていて、
その糸巻きで57.12gのオモリを吊っている事のできる力の事です。

コースを走るミニ4駆は、オモリを吊り上げているのではなく、
タイヤを回して水平移動させています。

トルク1 gfcmの違いが、シャーシーのどれ程の重さに相当するのかを考えるのには複雑すぎる状態です。

従いまして、カタログなどで示されているトルクの値は、
力の強さの比較にお役立ていただく時に参考にされるのがよろしいかと思います。

「例えば、
1.5 mNmと1.8 mNmなら、
1.8 mNmの方が1.5 mNmより20%ほど力が強い。

20%力が強いと、シャーシーの重さが20%重くなっても、同じ加速が得られる、もし、シャーシーの重さが変わらないのなら、加速が20%良くなる」

こんな理解でよろしいかと思います。』


このように分かりやすく回答をいただきました。

まとめ

各モーターのトルクの数値を比較し参考にする場合は、gfcmに単位換算せずに、交換前と交換後のモーターの推奨負荷トルク値mN-mを直接比較して「%(パーセント)に置き換えて考える」とご自身のマシンの加速力がどの程度アップするのかがわかりやすくなる、ということになります。