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ステッピングモータの特性

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ステッピングモータの特性

今回はステッピングモータの基本的な特性を紹介します。

ステッピングモータの基本特性
パルス速度-トルク特性

パルス速度とトルクの関係特性は下図の様に示されます。

ステッピングモータは、自起動領域内では、 速度に対応するパルス信号を駆動回路に入れると起動、停止が行えます。 ステッピングモータの回転速度を示すパルス速度の単位は、 pps(1秒当たりのパルス数:pulse per socond)で表します。

最大起動周波数-イナーシャ特性

ステッピングモータは、DCモータの様に一定速度でリニアに回転しているのではなく パルス信号毎に起動、加速、減速、停止を繰り返しながら動いているため 負荷慣性(イナーシャ)によって起動周波数が変化する特性があります。

起動周波数とイナーシャの関係は下図の様に示されます。

イナーシャが大きく(重く)なると、起動周波数も低速化します。

ステッピングモータの駆動原理

ステッピングモータには2相、3相...5相などのコイル相数での種類がありますが、 最も多く使用されているのは2相モータです。 また、ユニポーラ駆動とバイポーラ駆動があります。

2種類の接続方法

ステッピングモータの電気的なコイル結線方法として下記の2種類があります。

ユニポーラ(単極性)型

モータコイルに対して一方向に電流を流す方式で、コイルの中央にタップ端子があります。 制御回路はシンプルにできますが、バイポーラ型に比べトルク効率が悪く、 約半分程度の発生トルクになります。 また、電流オン、オフの切り替わりの際にコイルに逆起電力が発生するので 逆起吸収回路と、高耐圧のスイッチ素子(ドライバ)が必要になります。

バイポーラ(双極性)型

モータコイルへ対して双方向に電流を流す方式です。 ユニポーラに比べ制御回路は複雑になりますが、効率よく細やかな整流制御ができるので 高い出力トルクが得られます。 また、コイルに発生する逆起電力を低減できるので 低耐圧素子(ドライバ)で良くなります。