🐎 馬力計算機

馬力は誰もが聞いたことがあるのに、きちんと導出できる人は少ない単位です。この馬力計算機は、現場で遭遇しやすい3つの場面に対応します。回転軸の場合、HP＝T・RPM／5,252（Tはlb-ft単位のトルク）。油圧モーターの場合、HP＝(P・Q)／1,714（Pはpsi単位の圧力、Qはgpm単位の流量）。車両エンジンをダイナモメーターで測定する場合も、フライホイールのトルクが分かれば同じ回転の式が使えます。3つのモードすべてで、結果は馬力とキロワットで表示されます。

水中ポンプを借りれば名板に馬力が書いてあり、発電機のサイズ選定にはキロワットへの換算が必要です。コンベヤ用の油圧モーターを選定するなら、圧力と流量から動力へ変換しなければなりません。2台のエンジンを比較する場合、トルクカーブを見れば高速域でどちらが力強く加速するかが分かります。トルクと馬力の関係の続きはトルク計算ツールのページで解説しています。

各モードは、その機械種別の標準的な工学公式を適用します。回転モードは力学的定義そのもので、動力はトルク×角速度です。5,252という定数はRPMとlb-ftを馬力に換算するためのものです。油圧モードは圧力×流量から始まります。これは毎秒供給される圧力エネルギーであり、psi・gpmを馬力に変換する定数が1,714です。エンジンモードは同じ回転の式を使いますが、キロワットでの入力にも対応しており、DIN・SAE・メートル法の定格を相互に換算できます。

簡単な確認計算をしてみましょう。3,000psi・10gpmを吐出する油圧ポンプは、ポンプ損失を除いて約17.5HPが必要です。近い標準サイズは20HP（15kW）の電動機です。油圧モーターの場合は効率を入力すると、油圧入力ではなく軸出力が表示されます。

なお、日本の機械では仏馬力（PS）もよく使われます。1PS＝0.7355kW、1HP＝0.7457kWと定義がわずかに異なる点にご注意ください。

1. モード（回転軸・油圧モーター・エンジン）を選択します。
2. トルクと回転数（油圧の場合は圧力と流量）を入力します。
3. 油圧モーターの場合は効率（%）を入力します。
4. 「計算」を押すと、馬力とキロワットが表示されます。
5. 表の標準モーターサイズと比較して選定します。

回転の式の定数が5,252なのはなぜですか？

1馬力は550ft-lb/sに等しいためです。lb-ft単位のトルク×RPMを5,252で割ると、1回転あたりの仕事がこの動力単位に換算されます。定数は550×60／(2π)＝5,252.1から来ています。

馬力とキロワットの違いは何ですか？

1HP＝745.7Wなので、1馬力は約4分の3キロワットです。欧州の機械は通常kW、米国の機械はHPで表示されます。本ツールは両方を表示するので、名板同士をそのまま比較できます。

なぜ油圧モーターには大きな電動機が必要なのですか？

ポンプとモーターにはそれぞれ内部損失（漏れと摩擦）があるからです。ポンプの効率90%、モーターの効率90%なら、電動機には理論上の油圧動力の約1/0.81＝1.23倍が必要になります。

制動馬力と車輪馬力の違いは？

制動馬力はダイナモメーターでエンジンのフライホイールで測定します。車輪馬力はタイヤで測定し、変速機・ドライブシャフト・アクスルベアリングがエネルギーを消費するため低くなります。乗用車で通常10〜15%、4WDではさらに大きくなります。

効率を知らなくてもポンプの動力を計算できますか？

できます。理論上の油圧動力が得られます。電動機のサイズを決めるには、ポンプとモーターの合算効率で割ってください。第一近似として0.85を使い、その後名板の値で修正します。

車では馬力とトルクはどう関係しますか？

馬力＝トルク×RPM／5,252です。3,000RPMで300lb-ftを発生するエンジンは171HP、同じトルクを6,000RPMで発生すれば343HPになります。レーシングエンジンが控えめなトルクで大きなパワーを出せるのは高回転のためです。

モーターの馬力定格はシャフトでの機械出力です。電力系統からの入力は、モーターと駆動系の損失（通常85〜92%の効率）の分だけ常に大きくなります。油圧の流量と圧力から馬力を求めた場合も、ポンプとモーターにはそれぞれ効率があるため、設置する電動機は理論上の油圧動力より大きくしなければなりません。ダイナモメーターの測定値はフライホイール基準です。駆動系の損失があるため、一般的な乗用車では車輪馬力は10〜15%低くなります。