現在、電気モーターについて調べているのですが、
ステッピングモーターとサーボモーターの長所と短所について
教えて欲しいのですが。
また大きな違いについても教えてください。

A 回答 (3件)

ステッピングモーターとは名前のとおり機種によって固有の回転角ずつ回転するモーターです。

長所としては動作させようとする相手に位置検出用の機器を備えなくても、決められたステップ数だけ回転させることで位置決めが可能なこと、通電されていないときに現在の位置を保持する性質があるため、特にブレーキなどが必要ないことなどです。プリンタの紙送りやヘッドの駆動、フロッピーディスクなどのヘッドの駆動などにも使用されています。短所は連続回転運動ではない(ステップごとの回転停止の繰り返し)ので騒音が大きい、駆動電流が大きい、駆動トルク以上の外力が一瞬でも加わると位置制御がずれてしまう、あまり高速動作はできないなどです。

サーボモーターはモーター(DC・ACともにあり)と回転数や回転角などの検出装置や減速ギアなどで構成されています。速度制御や回転角の制御など制御する項目により多数のタイプがあります。速度制御では一般にモーターの回転軸に直結したタコジェネレータ(速度発電機)の出力と目標値を比較し、モーターの回転数が目標値になるよう駆動電流や周波数を制御します。一種のフィードバック制御です。位置制御には回転軸と同期して動くポテンションメーターやパルスジェネレーターからの出力が目標値または目標パルス数になるように制御します。長所としては回転数の自由度が高い、一般に動作が静かであるなどで、短所としては構造が複雑になる、用途によっては位置保持のための装置が必要になるなどです。
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手元にある機械関係の参考書にこう書かれています。

(長くなるので要点のみ摘まみます。)

ステッピングモータは与えられたパルスに応じて、ある角度だけ動くモータです。特長としては
1.検出器なしのオープンループで制御可
2.起動、停止、正逆転、変速が容易・応答性良
3.ステップ角の誤差が累積しない
4.低速高トルク、高い保持トルク
5.ブラシがなく、構造が簡単
短所は、脱調や共振、常に起動と停止を繰り返すので消費電力が大きいこと。

サーボモータは、ACサーボモータのことだと思いますので、モータの構造としては検出器をつけて、位置・速度を検出し、制御するモータです。目標値に対する精度も良く、速度範囲も広く、応答性も良いといいことしか書かれていませんが、短所は価格でしょう。もっと安ければ色々と使えるのですが・・・

このぐらいのことならば、モータに関する技術書に書かれているので図書館へ行けば、もっと詳しいことは分かります。
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ステッピングモーターは「ステッピングモーター」と言う種類のモーターで


すが、サーボモーターとは制御するために使われる物は何でもサーボモータ
ーです。別に誘導モーターを使おうとDCモーターであろうと、ステッピング
モーターを使っていたって何でもサーボ機構が付いていればサーボモーター
です。ステッピングモーターと言う種類に対してサーボモーターと言う使い
道といった所でしょうか?
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Aベストアンサー

理由はいくつか考えられます。

[1]ステッピングモータはスリップしていませんか?
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 ステッピングモーターでは「でる回転数はどうか」ではなく、初めから出せるはずの回転数で制御しなければ脱調してトルクを失ってしまいます。無負荷500rpm、0.13Nmのモーターに0.13Nm以上の負荷をかけて回転数が落ちると、脱調して回転する力をほとんど失います。(無負荷に戻すと定常回転数が復旧するでしょう) ですからステッピングモーターは確実に回転できる回転数、トルクで使用する必要があります。計算式はありませんが、カタログに回転数とトルクのグラフがありますから、起動回転数で要求するトルクが充分に得られるかどうかを確認して余裕を見て選択します。もし負荷がモーターのトルクを上回る場合は少し回転が落ちるのではなくピーと大きな音を立ててごく弱い力で回ろうとするだけになります。これが脱調です。ですからステッピングモーターは、同じパルスで運転するかぎる、負荷によって回転数が変わったり、運転開始から徐々に回転数が上がったりはしません。ですからトルクと回転数の両面においてステッピングモーターの性能いっぱいに使用するためには、起動に必要なトルクが得られる回転数から起動して徐々にパルス周波数を速く、つまり台形制御を行わなければトルクを維持できません。起動時に無理でも何でも可能な限りのトルクを発生して欲しいという場合はブラシ付きのDCモーターのほうが適しています。

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この場合の脱調とは、過負荷でモーターが指示した通りには回らない状態だと思います。
一秒に100回転していたモーターの軸をペンチで掴んだら回転しなくなった場合脱調となります。

ステッピングモータでもこの脱調もあるのですが、「周波数をあげると」と書いているのでこれとはちょっと違う脱調の事だと思います。

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例えば静止状態から一秒で100回まわそうとしたとします。
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しかし、ステッピングモーターの回転数には限界があります。100→120とした時にモータの限界を超えていたらやはり磁化速度がが軸の回転速度を追い越してしまい回転できなくなってしまいます。

このように正常に回転できずにコイルの磁化だけがぐるぐる回ってるような状態を「脱調」と呼びます。
モーターの軸をペンチで無理やり止めたときも原理としては同じ事です。

なんとなく分かりましたでしょうか?

同期モータというのを知らないのですが、調べたところ商用電源の周波数に依存すると書いてました。
よって、加速減速はあまりしないと思います。
この場合の脱調とは、過負荷でモーターが指示した通りには回らない状態だと思います。
一秒に100回転していたモーターの軸をペンチで掴んだら回転しなくなった場合脱調となります。

ステッピングモータでもこの脱調もあるのですが、「周波数をあげると」と書いているのでこれとはちょっと違う脱調の事だと思います。

ステッピングモータはコイルがたくさ...続きを読む

Qステッピングモータードライバは必須でしょうか。

ステッピングモータードライバは必須でしょうか。
ステッピングドライバを制御するのにドライバはなぜ必要
なのでしょうか。
添付画像のように回路をつくり、動かすのであれば、
ドライバは不要のように思います。
(マイコンでもシーケンサでも使ってスイッチを
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それでも、一般にはドライバが必須のように紹介されています。
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ドライバが必要と思っていました)。
実際、図のような回路を作って、運転しましたが、
基本的な動作だけは、問題なく行いました。
そこで、
これでは、問題があるのか、ドライバが必須なのか、
疑問に思いました。
(ちなみに、私は、電気の専門家ではなく、
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何か分かる人がいましたら、
よろしくお願いします。

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質問者さんが上げられているように「スイッチで直接モーターに流れる電流をON/OFFする」のなら、モータードライバは不要です。

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> マイコンでもシーケンサでも使ってスイッチをON/OFFすれば十分のようです
これをやるためには「マイコンなどからの電気的な信号でON/OFFを切り替えられるスイッチ」が必要になります。
で、それを「モータードライバ」と呼ぶのです。

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Q5相ステッピングモータ

こんにちわ
今学校でステッピングモータについて学んでいるのですが、5相ステッピングモータが他の1相や2相よりも良い点や励磁方式などを教えていただけないでしょうか?

Aベストアンサー

現在国内で販売されている5相ステッピングモータはオリエンタルモータ、山洋電気、多摩川精機等が販売しているベルガータイプのハイブリット5相ステッピングモータが主流となっております。(以前はIHI、日本パルスモータ等が販売していた物も有りました)。
上記の標準タイプは5個の巻き線より各2本の線を出したもの(リード線が10本)が基本ですが、現在は省力化や配線の手間?等の関係で5本のリード線を出した物が主流となっております。しかしながら、見かけは同じ5本のリード線でも内部の結線方法にて現在は概ね3種類の結線方式が有ります。1番目としてはオリエンタルモータ等の5本リードタイプ、これは内部でaコイルの一端とcコイルの一端を接続、cコイルの他方をeコイルの一端と接続・・見かけ上は5角形のペンタゴン結線となります。2番目としては山洋電気の5本リードタイプ、これは内部でaコイルの一端とbコイルの一端を接続、bコイルの他方をcコイルの一端と接続・・見かけ上は5角形のペンタゴン結線となりますが、電源側よりみたコイルは1番目のオリエンタルタイプが2個のコイルが直列になった物が、並列接続されているのに比較して、山洋電気タイプは
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いずれの方式でも2相モータの乱調帯(振動が非常に多い周波数領域)はなく、比較的スムーズに回ります。また、無負荷時の角度誤差は2相モータの様に2個のコイルのバランスで決定するために、ロータとステータの形状による影響が大きいのに比較して、5個のコイルの合成トルクによる誤差となるので、誤差が比較的少なくなりやすいです。
欠点としては、回路が複雑な為にコストが高い?事です。
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ホールディングトルクに近い力をシャフトに加えると最大で1.8°のござとなります。角度精度を求める用途には出来るだけ負荷トルクに対してホールディングトルクの大きい物を使用する必要が有ります。

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上記の標準タイプは5個の巻き線より各2本の線を出したもの(リード線が10本)が基本ですが、現在は省力化や配線の手間?等の関係で5本のリード線を出した物が主流となっております。しかしながら、見かけは同じ5本のリード線でも内部の結線方法...続きを読む

Qステッピングモーターの発熱について。

ステッピングモーターの発熱について。
ステッピングモーターを使って、
実験用のおもちゃなどを作ってみたいと
思っています。
とりあえずの4つのボタン使って
24Vのステッピング
モーター(ユニポーラ)を動かして
みました。
このとき、軸に何もつけなくても、
モーターの発熱がすごく、
驚いています。
たしかに、ボタンをポンポン押していけば、
発熱もほとんどなく、回転します。
しかし、ある程度、停止時の
パワーを持たせたいため、
どれかのスイッチが
常に押されているようにして、
動作させると、発熱がすごくなります。
ステッピングモーターに金具をつけ、
縦に使いたいと、
思っているので、どうしても、
どれかのスイッチが押された状態で(
コイルに電流が流れた状態で)、
使用する必要があります。
そうしないと、支持ができません。

このような使い方は、
まちがっているのでしょうか。
それとも、発熱を抑える方法が
あるのでしょうか。
何か分かる人がいましたら、
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

回転させるより、大きな負荷を掛けてその位置を保つことの方が多くのエネルギーを使います。
当然発熱するので、長い時間その状態で負荷を掛け続けるとモーターが焼けます。
ブレーキモーターにするか、別に停止状態を保つためのシステムを作るべきです。


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