ステッピングモーターステッピングモーターは、高精度なステップ動作、高分解能、滑らかな動きなど、今日入手可能なモーターの中でも最も扱いが難しい部類に入ります。そのため、特定の用途で最適な性能を発揮するには、一般的にカスタマイズが必要です。アプリケーション一般的にカスタマイズされる設計要素としては、ステータ巻線パターン、シャフト構成、カスタムハウジング、特殊ベアリングなどがあり、これらによってステッピングモーターの設計と製造は非常に困難になります。モーターを用途に合わせて設計できるため、用途をモーターに合わせる必要がなく、柔軟なモーター設計により最小限のスペースで済みます。マイクロステッピングモーターは設計と製造が難しく、多くの場合、大型モーターと競合できません。マイクロステッピングモーター独自の設計アプローチを提供するマイクロモーターは、ハイブリッドステッピングモーター技術の登場により、医療機器や実験室の自動化、特にマイクロポンプ、流体計測・制御、ピンチバルブ、光センサー制御など、高精度が求められる用途で使用され始めています。マイクロステッピングモーターは、ハイブリッドステッピングモーターの統合がこれまで不可能だった電子ピペットなどの電動ハンドツールにも組み込むことができます。
小型化は多くの産業にとって継続的な課題であり、近年の主要なトレンドの一つとなっています。製造、試験、あるいは日常的な実験室での使用において、モーションシステムや位置決めシステムには、より小型で高出力のモーターが求められます。モーター業界は長年にわたり小型ステッピングモーターの設計・製造を行ってきましたが、多くの用途において十分な小型モーターはまだ存在しません。モーターが十分に小型化されていても、市場で競争力を維持するために必要なトルクや速度といった、用途に必要な仕様を満たしていない場合があります。残念ながら、大型のステッピングモーターを使用し、その周囲の他の部品を小型化するために、多くの場合、専用のブラケットや追加のハードウェアの取り付けが必要となります。このような狭い領域でのモーション制御は非常に困難であり、エンジニアはデバイスの空間設計において妥協を強いられます。
標準的なブラシレスDCモーターは、構造的にも機械的にも自立型で、ローターは両端のエンドキャップによってステーター内部に吊り下げられており、取り付けが必要な周辺機器は通常、エンドキャップにボルトで固定されます。エンドキャップはモーター全長の最大50%を占めることもあります。フレームレスモーターは、追加の取り付けブラケット、プレート、またはブラケットが不要になるため、無駄と冗長性を削減し、設計に必要なすべての構造的および機械的なサポートをモーター内部に直接統合できます。この利点は、ステーターとローターをシステムにシームレスに統合できるため、性能を犠牲にすることなくサイズを縮小できることです。
ステッピングモーターの小型化は困難であり、モーターの性能はサイズに直接関係します。フレームサイズが小さくなると、ローターの磁石や巻線のためのスペースも小さくなり、利用可能な最大トルク出力だけでなく、モーターの動作速度にも影響します。NEMA6サイズのハイブリッドステッピングモーターを開発しようとする過去の試みはほとんどが失敗に終わっており、NEMA6フレームサイズでは実用的な性能を発揮するには小さすぎることを示しています。モーター業界は、カスタム設計における経験と複数の分野における専門知識を応用することで、他の分野では失敗していたハイブリッドステッピングモーター技術の開発に成功しました。NEMA6タイプのステッピングモーターは、高速で大きな動的トルクを提供するだけでなく、高い精度も実現しています。
1回転あたり20ステップ、つまり18度のステップ角を持つ一般的な永久磁石モーターと3.46度のモーターを比較すると、5.7倍の分解能を実現でき、この高い分解能はより高い精度に直接つながり、ハイブリッドステッピングモーターを実現します。このステップ角の変動と低慣性ローター設計との組み合わせにより、このモーターは8,000rpmに近い速度で28gを超える動的トルクを実現でき、標準的なブラシレスDCモーターと同様の速度性能を提供します。ステップ角を一般的な1.8度から3.46度に増やすことで、最も近い競合設計のほぼ2倍の保持トルクを得ることができ、最大56g/inの保持トルクは、同じサイズの従来のPMステッピングモーター（最大14g/in）のほぼ4倍になります。
結論
マイクロステッピングモーター高精度を維持しながらコンパクトな構造が求められるさまざまな産業で使用できます。特に医療業界では、救急室から患者のベッドサイド、実験装置まで、コスト効率が高くなります。現在、ハンドヘルドピペットへの関心が高まっています。マイクロステッピングモーターは、化学物質を正確に分注するために必要な高解像度を提供し、これらのモーターは、市場に出回っている他の同等の製品よりも高いトルクと高い品質を提供します。実験室では、マイクロステッピングモーターが品質のベンチマークになります。コンパクトなサイズにより、マイクロステッピングモーターは、ロボットアームであろうとシンプルなXYZステージであろうと、最適なソリューションになります。ステッピングモーターは簡単にインターフェースでき、オープンループまたはクローズドループ機能を提供できます。
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投稿日時：2023年3月28日