コンベアのモーター選定の計算方法と例｜必要な動力・減速比・トルクの求め方

設備設計・自動化公開日：2026.10.22

コンベアのモーターを選ぶとき、「前の設備と同じ0.4kW」「とりあえず大きめ」で決めていないでしょうか。本記事では、コンベアのモーター選定の計算方法を、計算例つきで解説します。ほしい速さから減速比を決め、ベルトを引く力からトルクを求めて、モーターの容量を選びます。

ポイントは、減速比を変えると、速さとトルクが入れ替わることです。後半には、条件を入れて容量と減速比を試せる計算ツールと、モーターと減速機を選んで荷物を時間内に運ぶゲームがあります。数値はすべて説明用の例で、一般論にとどまる値には「要確認」と記しています。

コンベアのモーター選定の流れ

コンベアのモーターは、次の4つの順で選びます。「必要な動力（kW）だけ求めて選ぶ」方法もありますが、それでは減速比が決まらず、速さもトルクも確かめられません。

ここでは、モーターに減速機を付けた「ギヤモーター」で、ベルトの端のローラー（駆動ローラー）を回す形を考えます。モーターは、工場でよく使われる三相の4極を想定します。

減速比の決め方｜速さとトルクは入れ替わる

三相4極のモーターの同期速度は、50Hzで毎分1,500回転、60Hzで毎分1,800回転です。実際の回転は「すべり」の分だけ遅く、本記事では計算例として、50Hzで1,450r/min、60Hzで1,750r/minを使います。定格の回転速度は機種で違うので、最終的には銘板やカタログの値を使います（要確認）。コンベアのローラーは、毎分数十回転でよいことが多いので、減速機で回転を落とします。

ローラーの回転数　NG ＝ V ÷（π × D）
減速比　i ＝ モーターの回転数 ÷ NG
V：ベルトの速さ（m/min）、D：駆動ローラーの直径（m）

減速機は、回転を 1/i に落とすかわりに、トルクをおよそ i 倍にします（実際は減速機の効率の分だけ小さい）。つまり、減速比を大きくすると、遅くなるが力は強くなる、小さくすると、速くなるが力は弱くなる、という関係です。

計算例：20m/minのベルトコンベア（50Hz）

駆動ローラーの直径100mm、ほしい速さ20m/min（±10％まで許す）とします。

NG ＝ 20 ÷（π × 0.1）＝ 63.7 r/min
i ＝ 1,450 ÷ 63.7 ＝ 22.8
1/20 なら　1,450 ÷ 20 × π × 0.1 ＝ 22.8 m/min（＋14％）
1/25 なら　1,450 ÷ 25 × π × 0.1 ＝ 18.2 m/min（−9％）→ 1/25 を選ぶ

減速比は、メーカーごとに決まった数値の中から選びます。計算値に近い方ではなく、ほしい速さの範囲に入る方を選びます。この例では、近いのは1/20ですが、範囲に入るのは1/25です。

50Hzと60Hzで、速さが2割変わる

同じモーターと減速機でも、60Hzの地域では回転数が約1.2倍になります。上の例の1/25を60Hzで使うと、1,750 ÷ 25 × π × 0.1 ＝ 22.0 m/minです。東日本で作った設備を西日本の工場に置くと、コンベアが2割速くなります。前後の設備との速さの合わせや、荷物の受け渡しに影響するので、移設のときは減速比を見直すか、インバータで速さを合わせます。

必要なトルクとモーター容量の求め方

次に、ベルトを動かし続けるのに必要な力を求めます。ベルトと荷物を合わせた質量を m とすると、ベルトを引く力は、ベルトの下との摩擦と、上りなら荷物を持ち上げる分の合計です。

ベルトを引く力　F ＝ m × g ×（sinθ ＋ μ × cosθ）
ローラー軸のトルク　TL ＝ F × D ÷（2 × η）
モーター軸の必要トルク　TM ＝ TL × 安全率 ÷（i × ηG）
m：ベルトと荷物の合計の質量（kg）、g：9.81、θ：傾き、μ：摩擦係数、η：ベルトとローラーの効率（減速機の損失は含めない）、ηG：減速機の効率

これは、一定の速さで運んでいるときに必要なトルクの概算式です。ローラーの軸受やシールの抵抗、荷物を押す外からの力などがあれば、F に足します。起動のときの加速の分は、次の章で別に求めます。

摩擦係数 μ は、ベルトの下が板（すべる）か、ローラー（転がる）かで大きく違います。ある1社の技術資料では、すべる面の摩擦係数の参考値を、ガイドの有無によって0.05〜0.3程度の幅で示し、ベルトコンベアの計算例では0.3を使っています。ローラーの上を転がるベルトでは、抵抗はローラーの軸受、径、荷重、配置で決まるため、単純な摩擦係数ではなく、実測や設備の仕様から決めた「見かけの係数」として扱います。本記事では、比べるための計算例として0.05と仮定します（仮の値・要確認）。

項目	値の例	出どころ
摩擦係数（板の上をすべる）	0.3	モーターメーカーの計算例（参考値は0.05〜0.3程度の幅）
見かけの係数（ローラーの上を転がる）	0.05	本記事の仮定。実測や設備の仕様で決める
ベルトとローラーの効率 η	0.9	モーターメーカーの計算例
減速機の効率 ηG	0.85	本記事の仮定。形式、減速比、運転の条件で違うので、カタログの値を使う
安全率	2	初期の選定の目安の例（1.5〜2とする資料が多い）

安全率は、負荷の変動、摩擦のばらつき、起動の回数、衝撃、運転の時間を見込むためのものです。安全率を掛けても、起動のときのトルク、減速機の許容トルク、モーターの温度上昇を確かめたことにはなりません。

計算例（続き）：150kg、板の上、水平

ベルトと荷物の合計150kg、ベルトの下は板（μ0.3）、減速比1/25とします。

F ＝ 150 × 9.81 × 0.3 ＝ 441 N
TL ＝ 441 × 0.1 ÷（2 × 0.9）＝ 24.5 N·m
TM ＝ 24.5 × 2 ÷（25 × 0.85）＝ 2.31 N·m

モーターの定格トルクは、容量を回転の速さで割って求めます。50Hzで1,450r/minなら、0.2kWで約1.32N·m、0.4kWで約2.63N·mです（目安・機種のカタログで確かめる）。

0.2kW：2.31 ÷ 1.32 ＝ 175％　→　足りない
0.4kW：2.31 ÷ 2.63 ＝ 88％　→　0.4kW を選ぶ

この88％は、安全率2を掛けた必要トルクと、定格トルクの比です。安全率を掛ける前の、実際の負荷トルクはモーター軸で約1.15N·m（定格の約44％）です。最終的には、使う周波数での定格トルク、始動トルク、減速機の許容出力トルクも確かめます。

動力（W）でも確かめる

トルクで選んだ結果は、動力でも確かめておくと安心です。運んでいるときの動力は、ベルトを引く力に速さを掛け、効率で割って求めます。

P ＝ F × V ÷（η × ηG）＝ 441 ×（18.2 ÷ 60）÷（0.9 × 0.85）＝ 約175 W

175Wなら0.2kWで足りそうに見えます。しかし、安全率2を見込むと約350Wで、0.2kWでは足りません。トルクで求めた結果（0.2kWで175％）と同じ答えです。動力だけで見ると、安全率と減速比の選び方が抜け落ちやすいので、トルクで選び、動力で確かめる順にします。

同じコンベアを、上り10°にすると

F ＝ 150 × 9.81 ×（sin10° ＋ 0.3 × cos10°）＝ 690 N
TM ＝ 690 × 0.1 ÷（2 × 0.9）× 2 ÷（25 × 0.85）＝ 3.61 N·m
0.4kW：137％ → 足りない　／　0.75kW（約4.94N·m）：73％ → 0.75kW を選ぶ

たった10°の傾きで、必要な力は1.5倍以上になりました。逆に、ベルトの下をローラーにすると（μ0.05）、水平なら必要トルクは0.39N·mで、0.1kWでも足ります。傾きとベルトの下の作りで、モーターの大きさは何倍も変わるということです。

60Hzでは、定格トルクが小さくなる

トルクは、出力を回転の速さで割った値です。定格の出力が同じなら、回転の速いほうが定格トルクは小さくなります。1,750r/minの例で計算すると、0.4kWの定格トルクは約2.18N·mで、水平の計算例でも比は88％から約106％に上がります。50Hzでぎりぎりの選定は、60Hzの地域では足りなくなることがあります。50Hzと60Hzは、それぞれの定格回転速度と定格トルクで確かめます（機種の定格で確かめる）。

起動のときの加速のトルク

止まっている荷物とベルトを動かし始めるときは、一定の速さで運ぶときより大きなトルクが要ります。加速に必要なトルクは、回っているものの「回しにくさ」（慣性モーメント）と、加速の速さで決まります。

ベルトと荷物の慣性モーメント（ローラー軸）　J ＝ m ×（D ÷ 2）²　＋ ローラーの分
モーター軸に直すと　J ÷ i²
加速のトルク　Ta ＝（J ÷ i²）× ω ÷ t ÷ ηG（ω：モーターの角速度、t：止まった状態から ω までの加速の時間）

計算例（150kg、1/25、1秒で加速）では、ローラーも含めた J は約0.39kg·m²、モーター軸に直すと1/625になり、加速のトルクは約0.11N·mです。この例のように、加速の時間が十分に長く、負荷の慣性が小さい場合は、加速の分は一定の速さで運ぶ分に比べて小さいことがあります。ただし、荷物が多い、ローラーが大きい、短い時間で起動する、起動と停止をくり返す、といった場合は無視できないので、計算して確かめます。

また、この式にはモーター自身の回転子と、減速機の中の慣性が入っていません。必要に応じて、モーター軸に直して足します。減速機の効率を含めた直し方は、メーカーの選定式に従います。

三相モーターを直接電源につないで起動すると、始動トルクで急に動き出し、ベルトの上の荷物が滑ったり倒れたりすることがあります。始動トルクの大きさはモーターの形式と設計で違うので、起動に必要なトルクと、カタログの始動トルクやトルクの特性を照らし合わせます。始動のときの電流も、電源の設備や保護の機器を選ぶために、別に確かめます。荷物を優しく動かしたいときは、インバータでゆっくり加速させます（要確認）。起動と停止の回数が多い場合は、モーターの温度上昇もメーカーの資料で確かめます。

自分の条件で試す｜コンベアのモーター選定ツール（概算）

質量、ほしい速さ、傾き、ベルトの下の作りを入れ、減速比を選ぶと、速さとおすすめのモーター容量が出ます。減速比を変えて、速さと容量がどう入れ替わるかを試してみてください。初期値は、本記事の計算例と同じです。

やってみよう｜荷物を時間内に運ぶモーター選びゲーム

ベルトコンベアで、荷物を8m先まで運びます。荷物の重さ、コンベアの傾き、制限時間は、毎回変わります。選べるのは、モーターの容量と減速機の減速比の2つです。減速比を小さくすると速く運べますが、そのぶんモーターに大きな力が要ります。減速比を大きくすると力に余裕が出ますが、遅くなります。

ローラーコンベアとチェーンコンベアの場合

考え方は同じで、ベルトを引く力の求め方が変わります。

• ローラーコンベア（モーターでローラーを回すもの）：荷物はローラーの上を転がるので、抵抗は小さくなります。一方で、ローラーの数が多いと、ローラー自身の回転の抵抗と慣性が効いてきます。ローラーをチェーンやベルトでつなぐ場合は、その効率も見込みます
• チェーンコンベア：チェーンとレールの摩擦で抵抗が決まります。ある減速機メーカーの計算資料では、摩擦の目安を0.1〜0.2としています（要確認）。チェーン自身の重さも、質量に入れます

どちらも、モーターと減速機をチェーンでつなぐと、減速機の軸に横向きの力（チェーンの張り）がかかります。減速機の軸が受けられる力（許容の荷重）を、カタログで確かめます。

コンベアのモーター選定でよくある失敗

動力だけで選び、減速比を後で決める

必要な動力が200Wだから0.2kW、と選んでから減速比を決めると、速さを合わせた結果、トルクが足りないことがあります。動力は「速さ×力」なので、速さが決まらないと意味のある数字になりません。減速比を先に決めます。

減速機の許容トルクを見ない

モーターに余裕があっても、減速機の出力軸が受けられるトルクを超えると、歯車が早く傷みます。大きな減速比ほど出力軸のトルクは大きくなるので、減速機の許容トルクも確かめます。

上りのコンベアで、止まったときの逆走を考えない

上りのコンベアは、止めたときや電源が切れたときに、荷物の重さでベルトが逆に回ることがあります。モーターを止めるだけで荷物を保てるとは限らないので、ブレーキ付きのモーターや、逆転を防ぐ装置が要るかを確かめます。

下りのコンベアでは、重さが運ぶ向きに働くため、荷物がモーターを回す側になり、モーターが発電機のように働くことがあります（回生）。起きるかどうかは、摩擦、速さ、制御で変わります。インバータで動かす場合は、戻ってきたエネルギーで内部の電圧が上がり、過電圧で止まることがあります。減速の時間を長くする、ブレーキ抵抗器を付けるなどの方法を、条件に合わせて考えます（要確認）。

大きすぎるモーターを選ぶ

余裕を見すぎると、モーターと減速機の本体、配線やブレーカーの費用がかさみ、軽い負荷で回すと効率も下がりがちです。起動のトルクも大きくなり、荷物を急に動かします。安全率は、根拠を持って決めます。

コンベアを載せる架台の確認

モーターと減速機はコンベアの端に付くので、架台の一方に重さが寄ります。起動と停止のたびに、ベルトの張りの変化もフレームにかかります。コンベアの脚や架台は「架台の強度計算」、床への固定は「アンカーボルトの引き抜き計算」の方法で確かめます。

コンベアのモーター選定で記録に残す項目

• ベルトと荷物の合計の質量、荷物の載り方（1個か、並んで流れるか）
• ほしい速さとその許容の幅、駆動ローラーの直径
• 傾き、ベルトの下の作りと摩擦係数の根拠
• 電源の周波数（50Hz／60Hz）、インバータの有無
• 減速比、減速機の効率と許容トルク
• モーター軸の必要トルク、安全率、選んだ容量と定格トルク
• 起動の時間、起動と停止の回数、ブレーキや逆転防止の有無

コンベアのモーター選定でよくある質問

荷物が何個も載る場合、質量はどう考えますか

ベルトの上に同時に載る荷物の、いちばん多いときの合計で考えます。荷物が詰まって止まり、ベルトだけが滑る使い方（アキュムレーション）では、荷物とベルトの摩擦も加わるので、別に計算します。

インバータを使えば、減速比は何でもよいですか

軸に付いたファンで冷やすモーター（自冷式）をインバータで遅く回すと、ファンの風も弱くなり、連続で出せるトルクが下がることがあります。遅い速さで大きなトルクが要る場合は、インバータでの運転に向いたモーターや、別に冷やす方式が要るかを、メーカーの資料で確かめます。速さの調整はインバータに任せきりにせず、よく使う速さが定格に近くなるよう減速比を選ぶのが基本です（要確認）。

まとめ

コンベアのモーター選定は、ほしい速さから減速比を決め、ベルトを引く力からトルクを求め、モーター軸に直して容量を選ぶのが基本です。減速比を大きくすると遅くなるかわりに力が強くなり、小さくすると速くなるかわりに力が要ります。

そのうえで、傾き、ベルトの下の作り、電源の周波数で結果が大きく変わることを確かめます。ここで求めた必要トルクは、選定の入口です。最終的には、始動トルク、加速のトルク、減速機の許容トルク、起動の回数と温度、止まったときの安全まで確かめます。まずは計算ツールとゲームで、容量と減速比の組み合わせを試してみてください。

参考
・モーターメーカーの技術資料（選定の手順、プーリ機構の選定例：摩擦係数、ベルトとローラーの効率、安全率）
・減速機メーカーの動力計算の資料（チェーン・ベルトコンベア：摩擦の目安、減速機の効率）
・力、トルク、慣性モーメントの式は、一般的な力学の式