무게를 들어 올리는 모터에 필요한 토크 이해

이것은 나의 다른 질문 에서 토크와 스테퍼 모터를 이해하려는 노력의 연속입니다 . 나는 작은 무게를 들어 올리기 위해 모터에 필요한 토크와 관련된 공식을 이해하려고합니다.

내 질문의 첫 번째 부분은 이것을 올바르게 계산하고 있는지 확인하는 것입니다.

450g의 무게 (약 0.5 파운드)를 가지고 있고 그것을 당기는 중력의 힘은 다음과 같습니다.

$\begin{align} F &= ma \\ &= 0.450 \:\mathrm{kg} * 9.8 \:\mathrm{m}/\mathrm{s}^2 \\ &= 4.41 \:\mathrm{N} \\ \end{align}$

스트링에 스핀들이있는 스테퍼 모터가있는 경우 반경 5cm의 모터를 당깁니다. 필요한 토크는 다음과 같습니다.

$\begin{align} T &= Fr \\ &= F * 0.005 \\ &= 0.022 \:\mathrm{Nm} \\ \end{align}$

이제 그 무게를 옮기려면 0.022Nm 이상의 토크를 출력 할 수있는 스테퍼 모터를 찾아야합니다.

내 질문에 대한 후속 조치는 얼마나 빨리 움직일 수 있는지 보려면 토크 속도 곡선을 봐야한다는 것입니다.

나의 혼란은 이것이다 : 내가 필요한 토크를 얻기에 충분히 느리게 움직여야하는지, 아니면이 곡선이 당신이이 토크를 필요로한다면 모터가이기 때문에이 속도 이상으로 올라갈 수 없다고 말하는가? 당신을 보자?

당신은 올바른 개념을 가지고 있지만 소수점을 미끄러졌습니다. 5cm = 0.05m 450 g 질량의 중력은 말 그대로 4.4 N이므로 중력을 유지하기위한 토크는 (4.4 N) (0.05 m) = 0.22 Nm입니다.

그러나 이는 시스템을 정상 상태로 유지하기위한 절대 최소 토크입니다. 그것은 실제로 질량을 가속시키고 피할 수없는 마찰을 극복하기 위해 아무것도 남기지 않습니다.

필요한 실제 토크를 얻으려면이 질량을 위로 빠르게 가속 할 수있는 속도를 지정해야합니다. 예를 들어 3m / s² 이상이 필요하다고 가정 해 봅시다. F = ma의 뉴턴의 법칙을 푸는 법 :

(0.450 kg) (3 m / s²) = 1.35 N

즉, 4.4 N 이외에 중력의 균형을 맞추기 위해서는 5.8 N 이상의 힘이 필요합니다. 반경 0.05m에서 0.28Nm의 토크가 발생합니다. 약간의 마찰이 발생하고 약간의 마진이 필요하므로이 예에서는 0.5 Nm 모터가이를 수행합니다.

토크는 모터의 유일한 기준이 아닙니다. 힘은 또 다른 중요한 것입니다. 그러기 위해서는 질량을 위로 끌어 올릴 수있는 가장 빠른 속도를 결정해야합니다. 예를 들어 2m / s라고 가정하겠습니다. 위에서, 우리는 가장 높은 상향 력이 5.8 N이라는 것을 알고 있습니다.

(5.8 N) (2 m / s) = 11.6 Nm / s = 11.6 W

마찰로 인한 약간의 손실을 고려하고 약간의 마진을 남기고 나면 모터의 최소 정격은 약 15W입니다.