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ステッピングモーター

辞書:科学用語の基礎知識 工学系技術編 (NENGI)
読み:ステッピングモーター
外語:stepper motor 英語
品詞:名詞
2012/04/04 作成
2014/08/20 更新

入力したパルスに同期して動作するモーター。パルスモーター。

回転軸(ローター)に取り付けられた磁石と、固定された電磁石(モーターコイル)とで構成されている。

ステッピングモーターは2相のものが多いが、3相または5相のモータも存在する。ここでは主に2相ステッピングモーターについて説明する。

構造

モーターコイルの電磁石はAとBの二系統があり、その逆の極性となるABをあわせて用意し、時計回りにA/B/A/Bの順に並べたとする。

この時、A、Bの順に電流を流すと正回転(時計回り)し、B、Aの順に電流を流すと逆回転(反時計回り)する。

電磁石を切り替える間隔を短くするとモーターは速く廻り、間隔を長くするとモーターは遅く廻る。また、切り替えせずに特定の電磁石に電流を流している場合は、その電磁石の場所で位置を保持する。

ステッピングモータは、電磁石にパルスを与える度に回転軸がステップ(階段)状に変化する。与えたパルス分だけ、つまり決まった角度だけ廻ってくれるため、厳密な位置合わせをする用途に向いている。

種類

ステッピングモーターには、3つの基本形がある。

  • 可変リラクタンス型(VR)
  • 永久磁石型(PM)
  • ハイブリッド型(HB)

励磁の方法

  • 1相励磁 ‐ 電磁石を1相ずつ励磁する

    A→B→AB→A

  • 2相励磁 ‐ 電磁石を2相ずつ励磁する

    A+B→B+AA+BB+A→A+B

    1相励磁よりも動作する電磁石が多い分、高トルクとなる

  • 1‐2相励磁 ‐ 電磁石を1相2相交互に励磁する

    A→A+B→B→B+AAA+BBB+A→A

    半分のステップ角で回転するため、振動が少なくなる

回転角度

回転角度は累積パルス数に比例するため、目標の回転角度になったらパルスを停止するだけで、目標位置で止めることが可能である。

ただし、始動時からモーターを高速回転させることはできないため、最初はゆっくり動かし徐々に速度を上げ、また止めるときも徐々に速度を落としていくことで、安定した回転をするよう配慮する。

脱調

回転速度を速くし過ぎると、電磁石の励磁の切り替え速度に回転が追いつかなくなり、モーターが廻らなくなることがある。

このように入力パルスに回転が追従できなくなる現象を脱調(だっちょう)という。

脱調が生じたあと自力で同期状態に復帰することは困難なため、脱調時はすぐに運転を停止させる必要がある。

超高速での運転が容易でないことは、ステッピングモーターの短所の一つでもある。

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モーター

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