自動化機器、精密機器、ロボット、そして日常的に使用する3Dプリンターやスマートホームデバイスにおいて、マイクロステッピングモーターは、その精密な位置決め、シンプルな制御、そして高いコスト効率により、欠かせない役割を果たしています。しかし、市場には様々な製品が溢れており、用途に最適なマイクロステッピングモーターをどのように選べば良いのでしょうか？重要なパラメータを深く理解することが、選定を成功させるための第一歩です。この記事では、これらの主要な指標を詳細に分析し、情報に基づいた意思決定を支援します。
1. ステップ角度
意味：パルス信号を受信した際のステッピング モーターの理論的な回転角度は、ステッピング モーターの最も基本的な精度指標です。
共通の値:標準的な2相ハイブリッドマイクロステッピングモーターの一般的なステップ角は、1.8°（1回転あたり200ステップ）と0.9°（1回転あたり400ステップ）です。より高精度なモーターでは、より小さな角度（例えば0.45°）を実現できます。
解決：ステップ角度が小さいほど、モーターの単一ステップ移動の角度が小さくなり、達成できる理論的な位置分解能が高くなります。
安定した動作: 同じ速度では、ステップ角度が小さいほど、通常は動作がスムーズになります (特にマイクロ ステップ ドライブの場合)。
選択ポイント:アプリケーションに必要な最小移動距離または位置決め精度に応じて選択してください。光学機器や精密測定機器などの高精度アプリケーションでは、より小さなステップ角を選択するか、マイクロステップ駆動技術を使用する必要があります。
2. 保持トルク
意味：モータが定格電流で通電状態（回転なし）において発生できる最大静的トルク。単位は通常、N・cmまたはoz・inです。
重要性：これは、モーターのパワーを測定するための中核的な指標であり、モーターが静止時にステップを失うことなくどれだけの外力に耐えられるか、および始動/停止の瞬間にどれだけの負荷を駆動できるかを決定します。
インパクト：モーターが駆動できる負荷の大きさと加速能力に直接関係します。トルクが不足すると、始動が困難になったり、運転中にステップが外れたり、さらにはエンストしたりする可能性があります。
選択ポイント:これは選定時に考慮すべき主要なパラメータの一つです。モーターの保持トルクが負荷に必要な最大静的トルクよりも大きく、十分な安全マージン（通常は20%～50%が推奨されます）があることを確認する必要があります。摩擦と加速要件も考慮してください。
3. 相電流
意味：定格動作条件下でモーターの各相巻線に流すことができる最大電流（通常はRMS値）。単位はアンペア（A）。
重要性：モーターが発生できるトルクの大きさ（トルクは電流にほぼ比例します）と温度上昇を直接決定します。
ドライブとの関係:は重要です！モーターには、定格相電流を供給できる（または定格値に調整できる）ドライバが搭載されている必要があります。駆動電流が不足するとモーターの出力トルクが低下する可能性があります。一方、電流が多すぎると巻線が焼損したり、過熱したりする可能性があります。
選択ポイント:アプリケーションに必要なトルクを明確に指定し、モーターのトルク/電流曲線に基づいて適切な電流仕様のモーターを選択し、ドライバーの電流出力能力と厳密に一致させます。
4. 相当たりの巻線抵抗と相当たりの巻線インダクタンス
抵抗（R）：
意味：各相巻線の直流抵抗。単位はオーム（Ω）です。
インパクト：ドライバの電源電圧要求（オームの法則V=I * Rによる）と銅損（発熱、電力損失=I² * R）に影響します。抵抗が大きいほど、同じ電流で必要な電圧が高くなり、発熱も大きくなります。
インダクタンス（L）:
意味：各相巻線のインダクタンス。単位はミリヘンリー（mH）。
インパクト：高速性能にはインダクタンスが不可欠です。インダクタンスは電流の急激な変化を阻害する可能性があります。インダクタンスが大きいほど、電流の上昇／下降が遅くなり、高速回転時に定格電流に達する能力が制限され、結果として高速回転時にトルクが急激に低下します（トルク減衰）。
選択ポイント:
低抵抗および低インダクタンスのモーターは、通常、高速性能に優れていますが、より高い駆動電流やより複雑な駆動技術が必要になる場合があります。
高速アプリケーション (高速ディスペンシングおよびスキャン装置など) では、低インダクタンス モーターを優先する必要があります。
ドライバは、インダクタンスを克服し、高速で電流がすぐに確立できるように、十分に高い電圧（通常は「I R」の電圧の数倍）を供給できる必要があります。
5. 温度上昇と断熱等級
温度上昇:
意味：定格電流および特定の動作条件で熱平衡に達した後のモーターの巻線温度と周囲温度の差。単位は℃。
重要性：過度の温度上昇は絶縁体の劣化を加速させ、磁気性能を低下させ、モーターの寿命を縮め、さらには故障の原因となる可能性があります。
断熱レベル:
意味：モーター巻線絶縁材料の耐熱性に関するレベル規格（Bレベル130℃、Fレベル155℃、Hレベル180℃など）。
重要性：モーターの最大許容動作温度（周囲温度＋温度上昇＋ホットスポットマージン≦絶縁レベル温度）を決定します。
選択ポイント:
アプリケーションの環境温度を理解します。
アプリケーションの動作サイクル (連続動作または断続動作) を評価します。
想定される動作条件および温度上昇において、巻線温度が絶縁レベルの上限を超えないよう、十分に高い絶縁レベルを備えたモータを選択してください。適切な放熱設計（ヒートシンクの設置や強制空冷など）により、温度上昇を効果的に低減できます。
6. モーターのサイズと取り付け方法
サイズ：主にフランジサイズ（NEMA規格のNEMA 6、NEMA 8、NEMA 11、NEMA 14、NEMA 17、またはメートル法の14mm、20mm、28mm、35mm、42mmなど）とモーター本体の長さを指します。サイズは出力トルクに直接影響します（通常、サイズが大きく、本体が長いほど、トルクは大きくなります）。
NEMA6(14mm):
NEMA8(20mm):
NEMA11(28mm):
NEMA14(35mm):
NEMA17(42mm):
インストール方法:一般的な方法としては、フロントフランジ取り付け（ネジ穴付き）、リアカバー取り付け、クランプ取り付けなどがあります。機器の構造に合わせて調整する必要があります。
シャフト径とシャフト長さ: 出力シャフトの直径と延長長さは、カップリングまたは負荷に合わせて調整する必要があります。
選択基準:トルクと性能要件を満たしつつ、スペースの制約から許容される最小サイズを選択してください。取り付け穴の位置、シャフトサイズ、負荷端の適合性を確認してください。
7. ローター慣性
意味：モーターのローター自体の慣性モーメント。単位はg・cm²。
インパクト：モーターの加減速応答速度に影響します。ローターの慣性が大きいほど、始動・停止に必要な時間が長くなり、駆動装置の加速能力に対する要求が高くなります。
選択ポイント:頻繁な始動停止と急加速/減速を必要とするアプリケーション（高速ピックアンドプレースロボット、レーザー切断位置決めなど）では、ローター慣性が小さいモーターを選択するか、負荷慣性の合計（負荷慣性+ローター慣性）がドライバーの推奨マッチング範囲内であることを確認することをお勧めします（通常、推奨される負荷慣性はローター慣性の5〜10倍以下ですが、高性能ドライブでは緩和できます）。
8. 精度レベル
意味：主にステップ角精度（実際のステップ角と理論値との偏差）と累積位置決め誤差を指します。通常、パーセンテージ（例：± 5%）または角度（例：± 0.09°）で表されます。
影響：オープンループ制御における絶対位置決め精度に直接影響します。同期外れ（トルク不足または高速ステッピングによる）は、より大きな誤差をもたらします。
選定のポイント：標準的なモーター精度であれば、通常はほとんどの一般的な要件を満たすことができます。極めて高い位置決め精度が求められるアプリケーション（半導体製造装置など）では、高精度モーター（±3%以内など）を選択する必要があり、閉ループ制御や高解像度エンコーダが必要になる場合があります。
総合的な検討、正確なマッチング
マイクロ ステッピング モーターの選択は、単一のパラメータだけに基づくのではなく、特定のアプリケーション シナリオ (負荷特性、動作曲線、精度要件、速度範囲、スペース制限、環境条件、コスト予算) に応じて総合的に考慮する必要があります。
1. コア要件を明確にする: 負荷トルクと速度が出発点です。
2. ドライバ電源のマッチング: 相電流、抵抗、インダクタンスのパラメータはドライバと互換性がある必要があり、特に高速パフォーマンス要件に注意する必要があります。
3. 熱管理に注意してください。温度上昇が断熱レベルの許容範囲内であることを確認します。
4. 物理的な制限を考慮する: サイズ、取り付け方法、シャフトの仕様は、機械構造に合わせて調整する必要があります。
5. 動的性能を評価する: 頻繁な加速と減速のアプリケーションでは、ローターの慣性に注意する必要があります。
6. 精度検証：ステップ角度の精度がオープンループ位置決めの要件を満たしているかどうかを確認します。
これらの主要なパラメータを詳細に検討することで、プロジェクトに最適なマイクロステッピングモーターを正確に特定し、機器の安定性、効率性、そして高精度な動作のための強固な基盤を築くことができます。特定のアプリケーションに最適なモーターソリューションをお探しの場合は、お気軽に当社の技術チームにご相談ください。お客様の詳細なニーズに基づいた、お客様に最適なモーター選定のご提案をさせていただきます。当社は、一般的な機器から最先端の機器まで、幅広いニーズにお応えする高性能マイクロステッピングモーターと対応するドライバを幅広く取り揃えています。
投稿日時: 2025年8月18日