Aモーター簡単に言うと、エネルギーを、自動車、印刷機、ライフルなど、ある種の機械の部品を動かすものに変換するものです。 モーターは、世界がすぐに粉砕するほど多くの日常の状況で物事を動かす必要があります 動作中のすべてのモーターが同時に無音になった場合、認識できない、ややコミカルな停止になります 時間。
モーターは現代の人間社会に遍在しているため、何世紀にもわたって地球のエンジニアは、当時の技術基準に見合ったさまざまな種類のモーターを製造してきました。 たとえば、20世紀初頭以降、人々が世界規模で電気を利用して使用できるようになる前は、列車の優れたエンジンは石炭の燃焼による蒸気で駆動されていました。
- モーターはエンジンのサブセットですが、すべてのエンジンがモーターであるとは限りません。
多くのモーターはアクチュエータ、つまり、トルクを加えることで動きを誘発します。 長い間、油圧アクチュエータの液体駆動力は今日の標準でした。 しかし、21世紀の電気アクチュエーターの進歩と、電気が豊富で制御が容易なことにより、このタイプの電気モーターは進歩を遂げています。 一方は明らかに他方より優れていますか、それは状況に依存しますか？
油圧システムの概要
フロアジャッキを使用したり、パワーブレーキやパワーステアリングを備えた車両を運転したことがある場合は、驚いたかもしれません。 これらの物理的なトランザクションに関係する大量の質量を、一見少しで簡単に移動できます。 努力。 （一方で、道端でタイヤを交換する作業に夢中になりすぎて、そのようなアイデアをリアルタイムで気にすることはできなかったかもしれません。）
これらのタスクおよび他の多くの一般的なタスクは、油圧システム. 油圧は、動的流体（運動中の流体）の機械的特性と実際の使用に関係する物理学の一分野です。 油圧システムは電力を「生成」しませんが、代わりに外部ソースから目的の形式に変換します。原動機.
水理学の研究は、2つの主要な分野で構成されています。流体力学での液体の使用です高流量（動的は「移動」を意味します）と低圧仕事をする。 「昔ながらの」製粉所は、流れる水流のエネルギーを利用して、この方法で穀物を粉砕します。静水圧対照的に、で液体の使用です高圧および低流量（静的は「立っている」ことを意味します）作業を実行します。 物理言語におけるこのトレードオフの根拠は何ですか？
力、仕事、面積
油圧モーターの戦略的使用の根底にある物理学は、力の増倍の概念にあります。 システムで行われるネットワークは、加えられた正味の力と、力のオブジェクトが移動する距離の積です。
W_ {net} = F_ {net} d
これは、物理的なタスクに割り当てられた特定の量の作業に対して、それを実行するために必要な力が のターンを使用して行うことができるように、力の適用に関与する距離を増やすことによって減少します スクリュー。
この原則は、線形から2次元の状況、および関係から拡張されます。
P = \ frac {F} {A}
ここで、P =圧力（N / m）2、F =ニュートン単位の力、A =メートル単位の面積2. 圧力Pが一定に保たれ、断面積Aのピストンシリンダーが2つある油圧システムの場合1 およびA2、これは関係につながります
\ frac {F_1} {A_1} = \ frac {F_2} {A_2} \ text {または} F_1 = \ frac {A_1} {A_2} F_2
これは、出力ピストンAが2 が入力ピストンA1よりも大きい場合、入力力は出力力よりも比例して小さくなります。 これは、無料で何かを手に入れることとまったく同じではありませんが、現代の多くのモーター設定では明らかな資産です。
電気モーターの基本
電気モーターは、磁場が移動する電荷または電流に力を及ぼすという事実を利用しています。 電磁石の極の間に、磁場がトルクを誘導してコイルをその軸の周りで回転させるように、導線の回転コイルが配置されます。 この回転軸はさまざまな種類の作業に使用でき、全体として、電気モーターは電気エネルギーを機械エネルギーに変換します。
油圧モーター：ディスカッションタイプ
油圧モーターの原動機は、システムのパイプ内の液体（多くの場合オイル）を押すポンプです。 この液体は非圧縮性であり、両側に油圧作動油があるシリンダー内のピストンを順番に押します。
ピストンは動き、「下流」で回転運動に変換されますが、ピストンの出力側の流体は継続的にリザーバーに戻されます。 バルブの戦略的な配分とタイミングにより、システム内の圧力は一定に保たれます（モーターの出力に影響を与えるために圧力を変更する必要がある場合を除く）。
さまざまな状況で展開される油圧モーターのタイプには、外部ギアモーター、アキシャルピストンモーター、およびラジアルピストンモーターが含まれます。 油圧モーターは、ポンプとモーターの組み合わせだけでなく、ある種の電気回路でも使用されます。
油圧vs. 電気モーター：長所と短所
なぜ油圧モーターを使用するのか。 ガスエンジンまたは電気モーター？ 各タイプのモーターの長所と短所は非常に多いため、独自のシナリオのすべての変数を考慮する必要があります。
油圧モーターの利点：
油圧モーターの主な利点は、入力力に対して非常に高い力を生成するために使用できることです。 これは、レバーとプーリーの形状を同様の利点に「加工」できる通常の（非油圧）力学の状況に類似しています。
油圧モーターは非圧縮性の液体を使用して動作するため、モーターをより厳密に制御できるため、動きの精度が向上します。 これらは、重いモバイル機器（トラックなど）に非常に役立ちます。
油圧モーターのデメリット：
油圧モーターは通常最も高価なオプションです。 通常、すべてのオイルが使用されているため、さまざまなフィルター、ポンプ、オイルのすべてをチェック、交換、クリーニング、交換する必要があるため、操作が面倒です。 漏れは安全性と環境上の危険をもたらす可能性があります。
電気モーターの利点：
ほとんどの油圧セットアップは動きが速いわけではありません。 電気モーターははるかに高速です（最大10m / s）。 油圧とは異なり、プログラム可能な速度と停止位置を備えており、必要に応じて高い位置決め精度を提供します。 電子センサーは、加えられた動きと力に関する正確なフィードバックを提供し、優れた動き制御を可能にします。
電気モーターのデメリット：
これらのモーターは、他のモーターと比較して、設置とトラブルシューティングが複雑です。 ほとんどの場合、それらの欠点は、より多くの力が必要な場合、油圧モーターの場合とは異なり、かなり大きくて重いモーターが必要になることです。
空気圧アクティベーターに関する注記
空気圧対の問題。 状況によっては、電動アクチュエータや油圧アクチュエータも登場します。 空気圧アクチュエータと油圧アクチュエータの違いは、油圧モーターは液体を使用するのに対し、空気圧アクチュエータはガス（通常は通常の空気）を使用することです。 （参考までに、液体と気体の両方が次のように分類されます。流体.)
空気圧活性剤は、空気が本質的にどこにでもある（または少なくとも人間が快適に作業しているすべての場所にある）という点で有利であるため、原動機に必要なのは空気圧縮機だけです。 一方、これらのモーターは、他のモータータイプと比較して、熱による損失が比較的大きいため、非常に非効率的です。