ステップモータの概要

ステップモータは、フィードバック機構を必要としないオープンループ制御が可能なモータです。さらに、小型・軽量、高トルクでありながら低価格。サーボモータに比べシンプルな制御ができるモータシリーズです。

ステップモータとは

ステップモータの回転速度は入力パルス信号の周波数(パルスレイト)により、総回転角は入力信号の総数により決まります。この性質はデジタル信号でフィードバック機構を必要としない、オープンループ制御ができます。一方、単位ステップ角はロータとステータの機械的構造により決定されています。また、ステッピングモータ、ステッパー、パルスモータなどと呼ばれ、統一した規格がないため、当社では「ステップモータ」の名称に統一しております。

特長

オープンループ：
ステップモータの回転角度は入力パルス信号数に比例、回転速度は入力のパルスレートに比例して得られることでオープンループの制御が可能です。
小型・軽量：
ラインナップは２相、5相ともに□20mm・50gのモータからそろっていて、お客様の装置の小型化・軽量化に貢献します。
高トルク：
ステップモータは機構上、励磁している時に静止状態を保つホールディングトルクと、無励磁状態の時に発生する自己保持力（ディテントトルク）があり、いずれも高いトルクで装置の制御が可能です。
低価格：
ステップモータはフィードバック用のセンサが不要なため駆動システムがシンプルであることから、サーボモータに比べて低価格です。

構成

ステップモータの構成

ステップモータは、筒状のステータ（固定子）の中で円柱状のロータ（回転子）が回転する構造をもっています。回転子には永久磁石があり回転子の外周部はギアの様に「ギザギザ」な形状です。一方、固定子はこの回転子の形状（ギアの歯）にほぼ対応する「ギザギザ」の鉄心を持っています。固定子の鉄心には電線が巻かれコイルを構成します。このコイル（電線）に外部から電流を流して電磁石を形成し、回転子の永久磁石の磁力との相互作用で回転子が回転します。

基本システムの構成

ステップモータの基本システムの構成

ステップモータを回転させるためには、ステップモータのコイルに流す電流を切り替えて電磁石の状態を変化させます。モータの内部に複数のコイルがあり、どのコイルとどのコイルに電流を流すかの組み合わせで回転を操作します。コイルの電流を切り替えた瞬間、モータの回転子は一定角度回転します。コイルの電流を切り替えるのがドライバの仕事です。

励磁駆動方式

スステップモータを駆動する場合はステップモータの巻線に直流電圧および電流を順次、切り換えて励磁する必要があるため、ステップモータ用のドライバが必要になってきます。右図のように発振器、駆動装置、DC電源が最低必要です。ステップモータの位置精度あるいは、ダンピング特性を改善するために、光学式エンコーダなどを付加することもあります。これにより、フィードバック用のアンプまたは制御装置が必要になってきます。また、メカニカルなダンパによりダンピング特性を改善することもできます。

フルステップ方式: ステップ角が基本ステップ角度で駆動する方式です。
ハーフステップ方式: ステップ角が基本ステップ角度の１／２の角度で駆動する方式です。
マイクロステップ方式: ステップ角が基本ステップ角度の１／Ｎの角度で駆動する方式です。モータの各巻線に流す電流を、電気的手法でＮ分解して、モータを滑らかにさせる駆動方式です。どの周波数においても、共振帯はなく、特に低速回転時にはほとんど振動を生じること無く、回転します。