小型DCギアモーターの動作原理と選択

小型DCギアモーターとは、一般的には出力が1000rpm以下のギアモーターを指します。 100ワット（W） 直流電圧は 3V-48V小型DCギアモーターは、次のようなトランスミッションシステムに広く使用されています。 正確な制御 そして 高効率 小型で高トルクのため。

SGMADA は、中国を代表する小型 DC ギア メーカーです。この記事では、SGMADA の小型 DC ギア モーターの動作原理を詳しく分析し、お客様がトランスミッション分野で最適な選択を行えるよう、詳細な選択ガイドを提供します。

1.小型DCギアモーターの基礎知識

1.1 小型DCギアモーターとは

小型DCギアモーターは、 DCモーター そして ギアボックスこのモーターは、ギア伝動減速によりモーター端の出力速度とトルクを調整し、マイクロ伝動分野で要求される小型、高トルク、低速の動力要件を満たします。

1.2 DCギアモーターのコンポーネント

DCギアモーターは2つのコアパーツで構成されています。 DCモーター そして ギアボックス.

• DCモーター（電源）：DCモーターは電流によって磁場を発生させ、ローターを回転させることで電気エネルギーを機械エネルギーに変換します。
• ギアボックス（ギア構造）：ギアボックスは内部ギア伝動によりモーター入力の速度を低下させ、より高いトルクを出力します。

2.小型DCギアモーターの動作原理

2.1 DCモーターの動作原理

DCモーターは直流電流を変換する電気モーターである。 電気エネルギー の中へ 機械的エネルギーロータを回転させ、磁場内の電流の作用によって機械的な動きを生み出します。

I. 磁場の生成
DC 電源が接続されると、電流がブラシと整流子を通ってアーマチュア コイルに流れ、電磁場が生成されます。

II. 電磁力
電磁気学の原理によれば、磁場内の電流を流す導体には力が作用します。固定子の一定磁場がアーマチュアの電磁場と相互作用し、トルクが発生します。

III. 電流整流
ローターが回転すると、整流子はブラシとの接触点を変え、アーマチュアコイルの電流の方向を反転させます。これにより、電流がステーターの磁場と一致するようになり、ローターが回転し続けるようになります。

IV. 連続回転
整流子は電機子コイルの電流の方向を連続的に変化させるため、電磁力によってローターは常に一方向に駆動され続けます。DC電源が供給されている限り、ローターは回転し続け、DC電力を機械エネルギー出力に変換します。

2.2 ギアボックスの動作原理

ギアボックスは、 ギア伝達の原理その主な機能は、モーターの入力端の速度を低下させ、出力トルクを増加させることです。

なぜギアボックスを選ぶのか?

ギアボックス機能	説明
1. 速度を下げてトルクを上げる	モーターの速度を下げながらトルクを増大させる
2. 負荷マッチング	高負荷要件に合わせてモーターのパフォーマンスを最適化します。
3. 始動トルクを上げる	始動トルクを増強し、停止状態からより重い負荷を処理できるようにします。
4. 動きの方向	設計要件を満たすように出力シャフトの動作方向を変更します。
5. コストを削減する	小型でコスト効率の高いモーターを使用することで、必要なパフォーマンスを実現し、システム コストを削減します。

ギアボックス内のギア伝達の種類

Gearboxes transmit power through the meshing of gears. Gear transmission can be divided into different types according to the shape and meshing method of the gears.

平歯車駆動

Spur gear transmission is the most basic gear transmission structure. Since the axes of the two gears in the spur gear transmission system are parallel, and this parallel configuration can achieve efficient and stable power transmission, it is called parallel shaft transmission.

利点	デメリット
シンプルなデザイン	効率が低い
低コスト	高速走行時に騒音がする
メンテナンスが簡単	摩耗が早く、寿命が短い
高い信頼性	高負荷または衝撃負荷の用途には適していません

遊星歯車駆動

Planetary gear transmission is a highly efficient gear structure. It consists of a サンギア, multiple 遊星歯車, a planet carrier and an inner gear ring, in which the planetary gears revolve around the sun gear and mesh with the inner gear ring.

利点	デメリット
高効率	生産コストが高い
高トルク密度	修理や交換が難しい
低ノイズ	複雑なデザイン
高精度	固定軸出力 - センターシャフト出力

ウォームギアドライブ

ウォームギアドライブは、スパイラルウォームと噛み合うウォームホイールで構成されており、高い減速比とセルフロック機能を実現し、逆転防止が必要な用途に適しています。

利点	デメリット
高ギア比	効率が低い
セルフロック	ウォームの加工コストが高い
低ノイズ	着やすい
90°出力軸	精度が低い

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3.小型DCギアモーターの選び方

適切なギアモーターを選択することは、 効率的、安定、 そして 信頼性の高い操作 トランスミッションシステムのギアモーターは、小型で軽量、高効率、高効率のモーターです。そのため、ギアモーターの選択は、このようなシステムを設計するエンジニアにとって重要な考慮事項です。SGMADA では、詳細なパラメータの説明を通じて、小型ギアモーターを選択するための重要なポイントを紹介します。

3.1 適切なモーターの動作点を選択する

モーターの 作業ポイント モーターを選択する際に考慮すべき最初の重要なパラメータです。モーターの動作点とは、 出力トルク そして スピード このシステムでモーターが正常に動作しているときにモーターが出力する値です。

グラフからわかるように、トルクが増加するとモーターの速度は低下しますが、両者の関係は直線的ではありません。

モーターを選択する際、sgmada はモーターの負荷曲線を提供し、お客様が適切なモーターの動作点を選択できるようにします。

モーターが曲線範囲内で動作しない場合は、モーターが 過負荷、いくつかの悪影響を引き起こします。

効果	原因	結果
過熱	負荷または速度が設計限界を超える	モーターの損傷または故障
効率の低下	最適ではないポイントで動作	エネルギーの無駄、冷却の必要性の増加
機械的摩耗	過度のストレスを受けるベアリングとギア	寿命が短くなり、メンテナンスコストが上昇する
振動と騒音	不安定な範囲で動作	操作品質の低下、構造的損傷の可能性
頻繁な保護トリガー	過負荷保護装置が頻繁に作動する	ダウンタイムの増加、生産効率の低下

3.2 適切なモーターの種類を選択する

ニーズに応じて、マイクロギアモーターはさまざまなタイプのモーターと組み合わせることができます。以下は、一般的に使用されるいくつかのタイプのモーターです。

モータータイプ	特徴	代表的な用途	価格
DCモーター	シンプルな構造、ブラシ	ロボット、家電	低い
BLDCモーター	高効率、長寿命	電気自動車、ドローン、精密機器	高い
ステッピングモーター	正確な位置制御、高速応答、オープンループ制御に最適	3Dプリンター、CNCマシン、カメラジンバル	中くらい
ACモーター	堅牢な構造、簡単なメンテナンス	小型家電、事務機器	低い

3.3 適切なギアボックスタイプを選択する

ギアボックスの選択は、ギアトランスミッションの特性に応じて適切な内部ギア構造を選択する必要がある。

ギアボックスタイプ	特徴	代表的な用途	価格帯
スパーギアボックス	シンプルなデザイン、低コスト	低速機械、ロボット	低い
遊星ギアボックス	コンパクトな設計、高いトルク密度、	ロボット工学、航空宇宙、精密機器	高い
ウォームギアボックス	高ギア比、セルフロック、90°出力シャフト	スマートホーム、産業	中くらい

3.4 適切なギア材質を選択する

ギアの材質は直接影響します 積載量 そして 騒音レベル ギアボックスのさまざまなギア材料と加工技術に応じて、ギア材料を次のカテゴリに分類します。

ギア素材	特徴	選考基準
切削鋼ギア	高い強度、耐久性、耐摩耗性	高負荷、高精度アプリケーション
粉末冶金ギア	耐摩耗性に優れ、形状が複雑でコスト効率が高い	中程度の負荷、コスト重視のアプリケーション
プラスチックギア	軽量、低コスト、静かな動作	低負荷、騒音低減、耐腐食性

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3.5 出力軸の選択

The motor output shaft モーター出力軸は、モーターのコア部品の 1 つです。その主な機能は、モーターによって生成された機械的エネルギーを伝達し、回転運動エネルギーを提供することです。出力軸は、ラジアル荷重と軸方向荷重に耐え、モーターと機械システムの安定した動作を保証する必要があります。さらに、出力軸は、ベアリング サポートを介してギア、カップリング、およびその他のトランスミッション部品を接続および固定するために使用されます。

SGMADA は、機能と形状に基づいて、次のタイプの出力シャフトを加工できます。カスタム注文も受け付けており、図面を評価して特殊な出力シャフトを製造できるかどうかを判断することもできます。

出力軸タイプ	特徴	選考基準
丸シャフト	スムーズ	フレキシブル接続。クランプ、スリーブ、カップリングなどでよく使用されます。
キー付きシャフト	滑り止めキー溝	ギア、プーリー、カップリングの信頼性の高いトルク伝達
スプラインシャフト	複数の縦溝	高トルクアプリケーション
ねじ付きシャフト	柔軟な接続	回転防止を必要とするアプリケーション
D型シャフト	滑り止めのため部分的に平らな表面	小型モーター、玩具モーター、回転防止が必要な用途
ダブルDシャフト	2つの平面が二重のD字型を形成する	より高いトルク耐性

3.6 アプリケーションに適したアクセサリを選択する

SGMADA は、お客様のニーズに応じて、ギア モーター用の次のアクセサリを提供できます。当社は、お客様の特定のアプリケーションに最適なパフォーマンスと信頼性を確保するために、幅広い高品質のアクセサリを提供しています。 

アクセサリタイプ	関数	アプリケーションシナリオ
エンコーダ	位置と速度のフィードバックを提供する	ロボット工学、自動化機器
ブレーキ	モーターの位置を停止または保持する	エレベーター、クレーン
カップリング	モーターシャフトと負荷シャフトを接続し、トルクを伝達します	異なるシャフト径とアライメント要件
センサー	モーターの動作状態を監視する	リアルタイム監視とモーター保護
ヒートシンク	熱を放散し、モーターの過熱を防ぎます	高出力モーター、長時間動作
ケーブルとコネクタ	モーターをコントローラーと電源に接続します	信頼性と安全性に優れた電気接続を実現

4.Small DC Gear Motor Selection: Critical Parameters

DC ギア モーターを選択する場合、エンジニアはいくつかの重要な電気パラメータを考慮する必要があります。これらのパラメータは、システム内でのモーターのパフォーマンスを最適化するだけでなく、信頼性も確保します。SGMADA は、最適なモーター選択と設計ソリューションを提供するために、これらの重要なパラメータを理解する必要があります。

4.1 サイズ – 寸法

1. モーターサイズの適切さ

• 重要性: モーターの全体寸法は、長さ、幅、高さを含め、機器の設置スペース内に収まる必要があります。

• 説明: 適切なサイズにすることで、他のコンポーネントの正常な動作を妨げることなく、モーターを機器やシステム内にスムーズに設置できるようになります。

2. 取り付け穴の互換性

• 重要性: 取り付け穴の位置とサイズは、機器の取り付けポイントと一致する必要があります。

• 説明: 取り付け穴の位置やサイズが一致しないと、モーターがしっかりと固定されず、不安定になり、システムの安定性と安全性が損なわれる可能性があります。

3.出力軸の位置と接続

• 重要性: モーターの出力シャフトは、モーターをシステムの他の部分に接続するために重要です。

• 説明: 出力シャフトの位置は、効果的な動力伝達を確実にするために、負荷または駆動部品と確実に位置合わせする必要があります。シャフトのタイプ (丸型、キー付き、スプラインなど) によって、カップリングやその他の接続方法の選択も決まります。

4. モーター重量

• 重要性: モーターの重量は重要な要素であり、特に総重量の削減が重要なモバイル アプリケーションやシステムでは重要です。

• 説明: モーターが重くなると構造上の負担が大きくなり、機器の性能や効率に影響を及ぼす可能性があります。このような場合、システム全体の性能を最適化するために軽量設計が特に重要です。

4.2 モーター電圧

• 電圧の定義: モーター電圧とは、モーターが動作するように設計された定格電圧を指し、ボルト (V) で表されます。

Selecting the suitable motor voltage is crucial to ensure the motor works efficiently and safely. The appropriate voltage affects not only the starting and running characteristics of the motor but also its efficiency, power consumption, and lifespan.

電圧範囲	電源	応用分野
3V～6V DC	電池（例：AA、AAA）	携帯電子機器、電池式玩具
12V～24V DC	リチウム電池パック、電池	ロボット、家電、自動車エレクトロニクス
48V DC	リチウム電池パック	電動自転車、電動スクーター、電動工具
230V 交流	家庭用電源、産業用電源	家電製品、空調システム

4.3 モーター電流

• 現在の定義: モーター電流は、モーターの巻線を流れる電流の量を指し、アンペア (A) で測定されます。

Selecting the appropriate motor current is crucial for the efficient and safe operation of the motor. The right current affects not only the starting and running conditions but also the motor’s torque output, power consumption, and thermal management.

現在	意味
開始電流	モーター始動時の高電流は始動トルクと時間に影響します。
定格電流	定格負荷時の標準動作電流により、最適なパフォーマンスが保証されます。
失速電流	モーターのローターがロックされているときの最大電流で、モーターの損傷を防ぎます。
モーター損失	銅や鉄の損失など、電流によって生じるエネルギー損失。
熱管理	動作中に発生する熱を管理し、モーターの過熱を防止します。

4.4 モーター出力

• 電力の定義: モーター出力とは、モーターによって消費される総電力を指し、ワット (W) で測定されます。

モーターの効率的かつ安全な動作には、適切なモーター出力を選択することが重要です。モーター出力には、入力電力 ( P_{in} )、出力電力 ( P_{out} )、損失電力 ( P_{loss} ) が含まれます。これらはそれぞれ、供給される総エネルギー、有効な機械エネルギー出力、熱やその他の非効率性として失われるエネルギーを表します。

電源タイプ	シンボル	意味
入力電力	( P_{in} )	モーターが電源から吸収する総電気エネルギー。
出力電力	( P_{アウト} )	モーターによって機械エネルギーに変換され、負荷に伝達される有効電力。
損失電力	( P_{損失} )	抵抗、摩擦、熱、その他の要因によりモーター内で失われるエネルギー。

4.5 モーター回転数

• RPM の定義: モーター RPM (1 分間の回転数) は、モーターのローターが 1 分間に回転する回数を指します。これは、モーターの出力軸の速度を定義する重要なパラメータです。

ギア システムを使用することで、ギア モーターは低 RPM で高トルクの機械出力を実現します。SGMADA は、さまざまなギア比に基づいて RPM 範囲をカスタマイズし、特定のアプリケーション要件を満たすことができます。これにより、モーターはシステムに最適な RPM とパフォーマンスを提供し、不適切な速度による過熱や機械故障を防止します。

RPMタイプ	意味
無負荷速度	モーターが無負荷で動作する最大速度。モーターの速度能力の上限を表します。
定格回転数	通常の負荷条件下でモーターが動作し、最適なパフォーマンスを保証する速度。
失速回転数	過度の負荷や抵抗によりモーターのローターが回転を停止する速度。最大トルクを示します。

4.6 モータートルク

• トルクの定義: モーターのトルクは、モーターのシャフトによって生成される回転力を指し、通常はニュートンメートル (Nm) またはポンドフィート (lb-ft) で測定されます。 

モーターのトルクには、ストール トルク、定格トルク、ピーク トルクが含まれます。適切なトルクの選択は、モーターの効率、寿命、全体的なパフォーマンスに影響します。 

トルクタイプ	シンボル	意味
失速トルク	（ \tau_{stall} ）	ローターがロックされて回転していないときにモーターが生成できる最大トルク。
定格トルク	（ \tau_{定格} ）	通常の条件下でモーターが過熱することなく供給できる連続トルク。
ピークトルク	（ \tau_{ピーク} ）	モーターが損傷を与えることなく短時間に供給できる最大トルク。

4.7 モーターの寿命

ギアモーターの寿命は、ギアボックスとモーターの両方の寿命によって決まります。「バレル原理」によると、ギアモーターの全体的な寿命は、最も短いコンポーネントの寿命によって制限されます。つまり、ギアボックスまたはモーターのいずれかの部品が故障すると、ギアモーター全体が機能しなくなります。

• モーターの寿命: モーターの寿命とは、特定の動作条件下でモーターが正常に動作できる合計時間を指します。

要素	説明
デザイン構造	ブラシまたはブラシレス、放熱設計
動作環境	温度、湿度、ほこり、腐食性ガス。
素材の品質	ベアリング、コイル、マグネット
動作条件	負荷条件、動作条件、速度

• ギアボックスの寿命: ギアボックスの寿命とは、トルクと速度を伝達しながら正常に動作できる合計時間を指し、時間 (h) で測定されます。

要素	説明
機械的負荷	高負荷または衝撃負荷はギアの摩耗を加速します。
潤滑	潤滑により摩耗と熱の発生が軽減されます。
ギア素材	粉末冶金、切削鋼、エンジニアリングプラスチック。
環境条件	ほこり、湿気、腐食性ガス

4.8 ギア材質

ギアモーターを選択する場合、ギアの材質の選択はギアボックスの性能、耐久性、寿命に直接影響するため、重要な考慮事項となります。

材料	利点	デメリット
スチールギア	1. 高精度 2. 高い強度	1. 重い 2. コストが高い
パウダーギア	1. 低コスト 2. 複雑な形状にも対応可能	1. 強度が低い 2. 耐摩耗性が低い
プラスチックギア	1. 軽量 2. 低騒音	1. 強度が低い 2. 熱に敏感で、高温になると変形する可能性がある

4.9 モーターアクセサリー

モーターアクセサリは、さまざまな機能を実現するために選択することができ、これはモーターの選択において非常に重要です。エンコーダー、ブレーキ、ヒートシンクなどのアクセサリは、特定の制御要件を満たすだけでなく、モーターの効率も向上させます。

アクセサリー	関数
エンコーダ	正確な制御および自動化アプリケーションのために、正確な位置と速度のフィードバックを提供します。
コントローラ	モーターの速度、トルク、方向を制御し、最適な動作を保証します。
ブレーキ	モーターの急速減速または停止が可能になり、特に緊急時に安全性が確保されます。
ファン	冷却を助け、モーターの温度を下げ、過熱を防ぎ、モーターの寿命を延ばします。

5. 結論

5.1 Future Trends in Small DC Gear Motors

The global gear motor market is expanding with increasing demand driven by industrial automation, smart manufacturing, and robotics. Future innovations will enhance efficiency, minimize size, and reduce costs, while intelligent control technologies will improve precision and adaptability for complex applications.

5.2 SGMADAに連絡する

SGMADA specializes in high-performance gear motors for industrial automation, robotics, and automotive applications. Our expertise ensures tailored solutions for torque, speed, and power, optimizing system efficiency and reliability. We are committed to delivering durable, high-quality gear motors that enhance performance and longevity.