ステッピングモーターサーボモーターよりも低コストで、機械エネルギーと電気エネルギーを変換するデバイスであるステッピングモーターとサーボモーターは、機械エネルギーと電気エネルギーを変換するデバイスです。機械エネルギーを電気エネルギーに変換するモーターは「発電機」と呼ばれ、電気エネルギーを機械エネルギーに変換するモーターは「モーター」と呼ばれます。ステッピングモーターとサーボモーターは、自動化機器の動きや動作を正確に制御できるモーションコントロール製品であり、主に自動化機器の製造に使用されます。
ステッピングモーターのローターには、リアクタンス型（VR型）、永久磁石型（PM型）、ハイブリッド型（HB型）の3種類があります。1) リアクタンス型（VR型）：ギアとローター歯付き。2) 永久磁石型（PM型）：ローターと永久磁石付き。3) ハイブリッド型（HB型）：ギアと永久磁石歯付き。ステッピングモーターは、ステーターの巻線の種類によって、2相、3相、5相の3種類に分類されます。ステーターが2つのモーターは2相モーター、ステーターが5つのモーターは5相モーターと呼ばれます。ステッピングモーターの位相と振動数が多いほど、精度が高くなります。
HB モーターは非常に正確な小さな増分ステップ動作を実現できますが、PM モーターでは一般に高い制御精度は必要ありません。HBモーター複雑で精密な直線運動制御要件を満たすことができます。PMモータはトルクと体積が比較的小さく、一般的に高い制御精度を必要とせず、コスト面でも経済的です。産業分野：繊維機械、食品包装。生産プロセスとモータ制御精度の観点から、HBステッピングモーターPM ステッピング モーターよりもハイエンドです。
ステッピングモーターとサーボモーターはどちらもモーションコントロール製品ですが、製品性能は異なります。ステッピングモーターは、コマンドを受信してステップを実行する離散モーションデバイスです。ステッピングモーターは、入力されたパルス信号を角度変位に変換します。ステッピングモータードライバはパルス信号を受信すると、ステッピングモーターを駆動し、設定された方向に一定角度回転させます。サーボモーターは、電気信号をトルクと速度に変換して制御対象を駆動するサーボシステムであり、速度と位置精度を制御できます。
✓ ステッピングモーター、サーボモーターは、低周波特性、モーメント周波数特性、および過負荷容量の点で大きく異なります。
制御精度: ステッピング モーターの位相と列が多いほど、精度が高くなります。AC サーボ モーターの制御精度は、モーター シャフトの後端にあるロータリー エンコーダによって保証され、エンコーダのスケールが多いほど、精度が高くなります。
✓ 低周波特性：ステッピングモーターは低速時に低周波振動現象が発生しやすい傾向があります。この低周波振動現象はステッピングモーターの動作原理によって決まり、機械の正常な動作に悪影響を及ぼすため、一般的にはダンピング技術を用いて低周波振動現象を克服します。ACサーボシステムは共振抑制機能を備えており、機械の剛性不足をカバーできます。動作は非常にスムーズで、低速時でも振動現象は発生しません。
✓ トルク周波数特性：ステッピングモーターの出力トルクは速度の増加とともに減少するため、最大動作速度は 300 ～ 600 RPM です。サーボモーターは定格速度 (通常 2000 ～ 3000 RPM) まで定格トルクを出力でき、定格速度を超えると一定の電力出力になります。
✓ 過負荷能力: ステッピングモーターには過負荷能力がありませんが、サーボモーターには強力な過負荷能力があります。
✓ 応答性能：ステッピングモーターは、停止状態から動作速度（数百回転/分）まで加速するのに200～400ミリ秒かかります。ACサーボは加速性能に優れており、高速起動・停止が必要な制御用途に適しています。例えば、パナソニック MASA 400W ACサーボは、停止状態から定格速度の3000RPMまでわずか数ミリ秒で加速します。
動作性能：ステッピングモーターはオープンループ制御であり、始動周波数が高すぎる場合や負荷が大きすぎる場合にステップロスやブロッキングが発生しやすく、停止時に速度が速すぎる場合にオーバーシュートが発生しやすいです。ACサーボはクローズドループ制御であり、ドライバーはモーターエンコーダフィードバック信号を直接サンプリングできるため、ステッピングモーターのステップロスやオーバーシュートが通常発生せず、制御性能がより信頼できます。
ACサーボは性能面ではステッピングモーターよりも優れていますが、ステッピングモーターは低価格という利点があります。ACサーボは応答速度、過負荷耐性、動作性能の点でステッピングモーターよりも優れていますが、コストパフォーマンスの優位性から、要求の厳しくない用途ではステッピングモーターが使用されています。閉ループ技術を採用した閉ループステッピングモーターは、優れた精度と効率を提供し、サーボモーターの性能の一部を達成しながら、低価格という利点も備えています。
将来を見据え、新興分野を開拓する。ステッピングモーターの応用分野は構造変化を遂げ、従来市場が飽和状態にある一方で、新たな産業が台頭しています。当社の制御モーターおよび駆動システム製品は、医療機器、サービスロボット、産業オートメーション、情報通信、セキュリティなどの新興産業に深く浸透しており、これらの分野は事業全体の比較的大きなシェアを占め、急速に成長しています。ステッピングモーターの需要は、経済、技術、産業オートメーションのレベル、そしてステッピングモーター自体の技術開発レベルと関連しています。オフィスオートメーション、デジタルカメラ、家電製品などの従来産業では市場が飽和状態に達している一方で、3Dプリンター、太陽光発電、医療機器、自動車用途など、新たな産業が次々と台頭しています。
| フィールド | 特定のアプリケーション |
| オフィスオートメーション | プリンター、スキャナー、コピー機、複合機など |
| 舞台照明 | 光の方向制御、フォーカス、色シフト、スポット制御、照明効果など。 |
| 銀行業務 | ATM、紙幣印刷、銀行カード作成、金銭計算機など。 |
| 医学 | CTスキャナー、血液分析装置、生化学分析装置など。 |
| 産業 | 繊維機械、包装機械、ロボット、コンベア、組立ライン、配置機械など。 |
| コミュニケーション | 信号調整、モバイルアンテナの位置決めなど。 |
| 安全 | 監視カメラのモーションコントロール。 |
| 自動車 | オイル/ガスバルブ制御、軽いステアリングシステム。 |
新興産業1：3Dプリンティングは研究開発技術の飛躍的な進歩を続け、下流工程における応用シナリオを拡大しており、国内外の市場は約30%の成長率で成長しています。3Dプリンティングはデジタルモデルをベースとし、材料を層状に積み重ねることで物理的なオブジェクトを作成します。モーターは3Dプリンターの重要な動力部品であり、モーターの精度は3Dプリンティングの効果に影響を与えます。一般的に3Dプリンティングではステッピングモーターが用いられます。2019年、世界の3Dプリンティング産業は120億ドル規模に達し、前年比30%増となりました。
新興産業 2: 移動ロボットはコンピューター制御されており、移動、自動ナビゲーション、マルチセンサー制御、ネットワーク相互作用などの機能を備えています。実際の生産において最も重要な用途は、標準化の度合いが低いハンドリングです。
移動ロボットの駆動モジュールにはステッピングモーターが採用されており、駆動モーターと減速機（ギアボックス）から主要な駆動構造が組み立てられています。中国の産業用ロボット産業は海外に比べて遅れてスタートしましたが、移動ロボット分野では海外をリードしています。現在、移動ロボットの中核部品は主に国産化されており、国内企業は基本的にあらゆる面で精度要求を満たしており、競合する海外企業は少なくなっています。
中国の移動ロボット市場規模は、2019年に約62億ドルに達し、前年比45%増となる見込みです。清掃効率が大幅に向上した業務用清掃ロボットが国際的に発売されています。2018年には、ヒューマノイドロボットの発売に続き、「セカンドロボット」が発売されました。「セカンドロボット」は、障害物、階段、人の動きを検知する複数のセンサーを搭載したインテリジェントな業務用掃除機ロボットです。1回の充電で3時間稼働し、最大1,500平方メートルの清掃が可能です。「セカンドロボット」は、清掃員の日常業務の大部分を代替し、既存の清掃作業に加えて、掃除機がけや清掃の頻度を増やすことができます。
新興産業3：5Gの導入に伴い、通信基地局のアンテナ数が増加し、必要なモーターの数も増加しています。一般的に、通常の通信基地局では3本のアンテナ、4G基地局では4～6本のアンテナが必要であり、5Gアプリケーションでは、従来の携帯電話通信とIoT通信アプリケーションをカバーする必要があるため、基地局とアンテナの数がさらに増加します。ギアボックスコンポーネントを備えた制御モーター製品は、基地局アンテナ工場のカスタム開発の主流になりつつあります。ギアボックスを備えた制御モーターは、ESCアンテナごとに1つ使用されます。
2019年の4G基地局数は172万局増加し、5G建設が新たなサイクルを開くと予想されている。2019年、中国の携帯電話基地局数は841万局に達し、そのうち4G基地局は544万局で65％を占めた。2019年、新規4G基地局数は172万局増加し、2015年以来最大となった。主な要因は、1)ネットワーク拡張により農村部の死角をカバー、2)コアネットワーク容量をアップグレードし、5Gネットワーク構築の基盤を築くこと。中国の5G商用ライセンスは2019年6月に発行され、2020年5月までに全国で25万局以上の5G基地局が開設される予定である。
新興産業5：医療機器はステッピングモーターの主な応用分野の一つであり、Vic-Techが深く関わっている分野の一つです。金属からプラスチックまで、医療機器は製造において高い精度が求められます。多くの医療機器メーカーは、精度要件を満たすためにサーボモーターを使用していますが、ステッピングモーターはサーボモーターよりも経済的で小型であり、精度も一部の医療機器の要件を満たすため、医療機器製造業界ではステッピングモーターが使用され、一部のサーボモーターの代替品としてさえ使用されています。
投稿日時: 2023年5月19日