ステッピングモーターの構造と原理

2012年6月14日

こんにちは。
技術セミナーグループの阿部です。
今回も技術セミナーでご紹介している内容を少しお話させていただきます。

皆様、ステッピングモーターをご存知ですか?

ステッピングモーターは、時計の秒針のように一定角度ずつ回転するモーターです。
5相ステッピングモーターでは、基本角度は0.72°、
停止精度は±0.05°以内(RKシリーズ無負荷時)で細かく正確な位置決めを
得意とします。→ステッピングモーターの概要はこちらから

ステッピングモーターの最大の特徴は、
「センサを使わずにモーター自身で正確な位置決めができる」という点です。
では、なぜセンサを使わずに正確な位置決めができるのでしょうか?

答えは内部構造と原理に工夫があるからです。

こちらがステッピングモーターのカットモデルです。
ステッピングモーターのローター(回転子)と
ステーター(固定子)には小歯が切られています。



ローターは鉄と磁石で構成されており、
ローター1は極、ローター2は極に磁化しています。



ローター1、ローター2の外周には小歯が切られています。
ローター1・2それぞれの外周に50個ずつ小歯があり、
小歯のピッチは7.2°間隔です。ローター1とローター2は、
互いの小歯と小歯を半ピッチずらした状態で組み付けています。


ステーターには、内部に向かって磁極という10個の突極があります。
磁極には巻線が施してあり、向かい合う磁極の巻線はつながっており、
これを相と言います。相は電流が流れると、同じ極性に磁化します。
さらに、磁極の先端にも小歯が切られています。
1つの磁極に4つの小歯があり、ピッチはローターと同じ7.2°です。

まずは、A相に電流を流して極に磁化します。(A相励磁)
A相の小歯(極)とローター1の小歯(極)が対向して停止します。
このとき、B相の磁極はローター2の小歯と
0.72°ずれるような位置に配置してあります。

次に、A相の電流を切って、B相に電流を流して磁化します。(B相励磁)
このときB相が極になるように電流を流します。
すると、B相の小歯(極)にローター2の小歯(極)が引き寄せられて、
小歯同士が対向して停止します。

このとき、具体的にローターがどれだけB相に引き寄せられたかというと、
もともとA相励磁の状態のとき、B相の磁極はローター2の小歯と
0.72°ずれた位置に配置されていたので、
このずれていた分、0.72°だけ右側に傾いて、停止します。
この0.72°が5相ステッピングモーターの基本ステップ角になります。

このように5相ステッピングモーターは、ステーターとローターの
機械的なズレを利用し、ステーターの励磁をA相、B相、C相と
順序よく切り替えることで、センサなどを使わずに、
モーター自身で0.72°づつステップできるような構造になっている、
というわけです。

ついつい説明しだすと盛り上がってしまい図も多用して
かなり熱く語ってしまいました。

実際のセミナーでは、カットモデルや映像資料を使いながら
もっともっと熱くご説明させていただきます。

今回ご紹介した内容は 「ステッピングモーターの基礎から使い方まで」
からの抜粋になります。 その他コースも充実しております。
ぜひ一度技術セミナーご利用ください。
皆様のお申し込みお待ちしております。
→技術セミナーのお申し込みはこちら   

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