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減速機の選定の計算(出力トルク・回転速度・慣性モーメントの換算と比)

減速比と効率から、モーターのトルク・回転速度を減速機の出力軸に換算します。出力軸の負荷トルクからモーター軸の必要なトルクも求めます。負荷の慣性モーメントをモーター軸に換算し、ロータとの慣性モーメントの比も出します。減速機の定格出力トルク・許容入力回転速度・慣性モーメントの比の上限を入れると判定します。

入力

Mi, η J_L T_M, N_MT_out, N_out
求めたいもの

モーターのトルク・回転速度を出力軸に換算するか、出力軸の負荷からモーター軸で要るトルク・回転速度を求めるかを選びます。

入力軸(モーター)の回転速度 ÷ 出力軸の回転速度。例:9

減速機の伝達の効率。メーカーの資料の値を入れます(出典の例:90 %)。減速比や形式で変わります。

減速機の入力軸に入るモーターのトルク(定格トルク、または加速のときの最大のトルク)。例:0.2 N·m

減速機の入力軸の回転速度。例:1,470 r/min

出力軸で要るトルク(摩擦・重さ・加速の分。回転の駆動の必要トルクの計算で出せます)。例:0.86 N·m

負荷を回す出力軸の回転速度。例:160 r/min

出力軸で回るものすべての慣性モーメント(慣性モーメントの計算で出せます)。入れると、モーター軸に換算した値を出します。例:2.66 × 10⁻² kg·m²

選ぶモーターのロータの慣性モーメント(メーカーの資料)。負荷の慣性モーメントと一緒に入れると、慣性モーメントの比を出します。例:270 × 10⁻⁷ kg·m²

減速機(ギヤヘッド)の出力軸の定格トルク・許容トルク(メーカーの資料。減速比ごとに違う)。入れると、出力軸のトルクと比べて判定します。

減速機の入力軸の許容回転速度(メーカーの資料)。入れると、モーターの回転速度と比べて判定します。

モーター・ドライバーのメーカーが示す慣性モーメントの比の目安。モーターの種類・機種・調整で違うので、使うモーターの資料の値を入れます(出典の例:あるステッピングモーターで 10 以下、別の機種で 30 以下)。入れたときだけ判定に使います。

結果

計算すると、ここに結果を図で示します。

入力すると、ここに結果が出ます。

参考

  • General Catalogue 2017/2018 Technical Reference — Selection Calculations Motors(英語)・Oriental Motor(米国)・H-6・H-8・H-14・資料を開く

参考先は MechOwl が独自に選んだもので、参考先が推奨・保証するものではありません。

解説

減速機は、回転速度を減速比で割り、トルクを減速比 × 効率の分だけ大きくします。負荷の慣性モーメントは、モーター軸から見ると減速比の 2 乗で割った値になり、ロータの慣性モーメントとの比(慣性モーメントの比)が小さいほど、加減速の制御が安定しやすくなります。

使い方

減速比と効率を入れ、モーターから求めるときはモーターのトルクと回転速度を、負荷から求めるときは出力軸の負荷トルクと回転速度を入れます。負荷とロータの慣性モーメントを入れると、換算した値と比が出ます。減速機の定格出力トルクを入れると判定します。許容入力回転速度・慣性モーメントの比の上限も入れると、それも比べます。定格出力トルクがないときは判定せず、比べた結果だけを出します。

例題(手計算)

  1. 例題 1:負荷から:負荷トルク 0.86 N·m・減速比 9・効率 90 %・出力軸 160 r/min

    T_M = 0.86 / (9 × 0.9) = 0.10617 N·m(出典 0.106 N·m)。N_M = 160 × 9 = 1,440 r/min。

  2. 例題 2:モーターから:0.2 N·m・1,470 r/min・減速比 9・効率 0.9・定格出力トルク 2 N·m・許容入力 3,000 r/min

    T_out = 0.2 × 9 × 0.9 = 1.62 N·m ≤ 2 N·m。N_out = 1,470 / 9 = 163.33 r/min。モーターの回転速度 1,470 r/min ≤ 3,000 r/min。どちらも満たすので「入力条件内で条件を満たす」。

  3. 例題 3:インデックス:出力軸 2.45 N·m・40 r/min・減速比 10・J_L 2.66 × 10⁻²・ロータ 270 × 10⁻⁷・比の上限 10

    J′ = 2.66 × 10⁻² / 10² = 2.66 × 10⁻⁴ kg·m²。比 = 2.66 × 10⁻⁴ / (270 × 10⁻⁷) = 9.8519(出典 9.85)≤ 10。T_M = 2.45 / (10 × 1) = 0.245 N·m、N_M = 400 r/min。定格出力トルクが未入力なので判定は出さず「必要性能のみ算出」(比べた結果は結論の文に、確かめていない項目は結果の下に出る。所有者の決定 2026-11-14)。

  4. 例題 4:定格出力トルクが未入力・許容入力回転速度を超える(判定は出さない)

    入力はこのページの例(所有者の決定 2026-11-14 の確かめ)。T_M = 10 / (10 × 0.9) = 1.1111 N·m、N_M = 500 × 10 = 5,000 r/min > 許容 4,000 r/min。定格出力トルクが未入力なので判定は出さず「必要性能のみ算出」とし、超えていることは注意と結論の文に出す。

  5. 例題 5:出力トルクと入力回転速度がちょうど上限

    T_out = 1 × 5 × 0.8 = 4 N·m = 定格 4 N·m。N_M = 3,000 r/min = 許容 3,000 r/min。上限ちょうどは含み「入力条件内で条件を満たす」。N_out = 600 r/min。

  6. 例題 6:負荷から:10 N·m・500 r/min・減速比 10・効率 0.9・許容入力 4,000 r/min(不足)

    N_M = 500 × 10 = 5,000 r/min > 許容 4,000 r/min。比 = 0.05 / (1 × 10⁻⁴ × 10²) = 5 > 3。負荷トルク 10 N·m ≤ 20 N·m は満たすが、満たさないものがあるので「入力条件内で不足」。T_M = 10 / 9 = 1.1111 N·m。

  7. 例題 7:減速比 0.5(増速、適用範囲外)

    減速比 0.5(増速)は機構として成り立つが、このページは減速(減速比 1 以上)だけを扱うので「適用範囲外」(結果は出さず理由を出す)。

よくある間違い

  • 出力軸のトルクに効率を掛け忘れる:モーターから求めるときは減速比 × 効率を掛けます。
  • 慣性モーメントを減速比で 1 回だけ割る:モーター軸への換算は減速比の 2 乗で割ります。
  • モーター軸のトルクと減速機の定格出力トルクを比べる:定格出力トルクは出力軸の値です。

よくある質問

加速トルクを含めた必要トルクは。
回転の駆動の必要トルクの計算で、慣性モーメントと加速時間から求めて、ここの負荷トルクに入れてください。
慣性モーメントの比の上限はいくつにすればよいか。
モーターの種類・機種・調整で違います。使うモーターのメーカーの資料の値を入れてください。このページは上限を決めません。

適用範囲

減速機(減速比 1 以上)を介したトルク・回転速度・慣性モーメントの換算と、入れた定格・許容値・上限との比較。

この計算で扱わないこと:

  • 加速トルク・負荷トルクそのものの計算(回転の駆動の必要トルクの計算で)
  • 出力軸の許容ラジアル荷重・アキシアル荷重・サービスファクター
  • 増速(減速比 1 未満)

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