ステッピングモーター

ステッピングモーターとは

ステッピングモーターとは、入力されたパルス信号に同期して回転角度や回転速度を正確に制御できるモーターです。そのためステッピングモーターはパルスモーターと呼ばれることもあります。

ステッピングモーターは高精度の位置センサを使用することなく機器の位置制御や位置調整を叶えられるため、レーザー加工機や医療機器など位置合わせが重要になる機器に幅広く採用されています。

また小型でありながらトルクを高められることも特徴であり、起動や停止を頻繁に行うような仕様に適している点も特徴です。

ステッピングモーターの特徴

ステッピングモーターは小型化ニーズを叶えつつ高トルクを実現しやすい上、スピーディに位置調整を行い、さらに停止した位置を自己保存することができます。そのためステッピングモーターを停止させる時に機械的ブレーキを使用する必要がなく、慣性やブレーキの制動力に左右されて位置調整が微妙にずれるといった心配もありません。

ステッピングモーターの仕組み

ステッピングモーターは、例えば時計の長針のようなものだとイメージすることができます。時計の長針は1分ごとに1つ文字盤の目盛りを進めますが、ステッピングモーターもパルス信号に同期して、一定の角度や速度で回転を制御できることがポイントです。

これにより、入力するパルス信号によってモーターの回転角度や回転速度を正確にコントロールできる上、構造的にもシンプルで設計に組み込みやすく、小型化にも適性があります。

ステッピングモーターの種類

ステッピングモーターはモーター軸の構造に応じていくつかの種類に分けられます。

PM型

PM型は回転子へ永久磁石を使用しているモーター軸であり、構造的にシンプルな設計を叶えられる反面、回転角度の設定範囲に限界がある点も特徴です。

VR型

VR型（バリアブルリラクタンス型）は歯車状の鉄心を回転子に採用しており、それによって回転角度を細かく設定することができます。

HB型

HB型（ハイブリッド型）はPM型とVR型の両方の特性を融合させたタイプであり、電流をコイルへ流す方法によってさらに2つの種類へ分かれます。

ユニポーラ型

1つのコイルに対して一定方向（1方向）へ電流を流すタイプです。制御回路をシンプル化しつつ高速駆動を実現しやすくなります。反面、高トルクを求める際にはあまり適していません。

バイボーラ型

1つのコイルに双方向（2方向）の電流を流すタイプがバイポーラ型です。モーターの内部構造を簡略化して内部の温度上昇などを防ぎやすくなります。またユニボーラ型よりトルクを出しやすくなります。

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ステッピングモーターとサーボモーターの使い分け

ステッピングモーターにはさらに、回転制御についてパルスの入力方式による違いがあり、回転角度や回転速度、回転方向などが使用されるパルス入力方式によってそれぞれ制御されるといった違いも無視できません。

また位置制御を行う機構としては、サーボドライバーとサーボモーターを組み合わせたサーボ機構も存在します。

ステッピングモーターとサーボモーターではトルク特性の違いなどもあり、求める用途に応じて適切な機構やタイプを選択することが大切です。