酔いどれひぐりんブログ

ステッピングモーターは、別名パルスモーターと呼ばれており、パルス電流をモーターに供給して回転速度や回転方向を制御します。一般的なステッピングモーターでは、1パルス当たり1.8度、もしくは1パルス当たり0.72度回転しますので、200パルスもしくは500パルス供給すると1回転することになります。従って通常は、回転速度や回転方向を検出するエンコーダのようなセンサーを使わずとも、モーターをコントロールできます。それなのになぜ、エンコーダを組み合わせて使うのでしょうか。

エンコーダを使うメリットを考える前に、まずステッピングモーターの構造や動作方式を少し説明しましょう。ステッピングモーターには、「VR型」、「PM型」、「HB型」という3種類があります。（エンコーダー付ステッピングモータ）

VR型＝可変リアクタンス型（ケイ素鋼板と巻き線で構成された、磁石を使用しないステッピングモータ）微少な回転角度を実現でき、薄型の構造を採れるが、回転トルクが他のタイプより小さい。

PM型＝永久磁石型（永久磁石と巻き線で構成されたモーター）　薄型にできるものの、微少な回転角度の制御は困難。構造が他のタイプよりもシンプルにできる。

HB型＝ハイブリッド型（VR型とPM型を組み合わせたモーター）　構造が複雑で、薄型化も困難になる。しかし、回転トルクが他のタイプよりも高められ、微少な角度制御も実現できる。

それぞれに回転角度の微少な制御の難しさや構造、回転トルクに違いがあり、採用されるアプリケーションも異なります。ただ、ステッピングモーターを動かす基本原理はどの種類も同じで、パルスタイミングに応じて各巻き線に流す電流を調整することで、回転を制御します。上に挙げた3種類の中で工業用として広く使用され、エンコーダの採用例も多いHB型（ハイブリッド型）の動作方式を詳しく説明しましょう。  

ステッピングモーターはエレクトロニクスや紡織設備や医療設備や広告設備などのような分野に広く応用される。ステッピングモーターとステッピングモータドライバはステッピングモータ駆動システムを組み立てる。ステッピングモータ駆動システムの性能はステッピングモーターの自身の性能によるばかりでなく、ステッピングモータドライバの優劣にもよる。ステッピングモータドライバの研究とステッピングモーターの研究には進行している。

ステッピングモーターは電気パルスが角変位を転換するアクチュエーターだ。ステッピングモータドライバはバルス信号を受けると、ステッピングモーターに設定しておく方向に沿って固定な角度（「ステップ角」と呼ばれる）を回転させる。ステッピングモーターの回転は一歩一歩に運行していく。バルスの個数を制御することによって、角変位量を控えて、的確に定位できる目的を達する。同時にバルスの周波数を利用して、モータの回転する速度と加速度を制御して、調速と定位という目的達する。彫刻機、水晶研磨機、ディジタル制御工作機械、パソコン刺繍機、包装機械、噴泉、接着機などのような解像度が高い大型・中型のデジタル機器に広く応用される。

ステッピングモーターの相数はモータの内部のコイル数量を指して、二相、三相、四相、五相ステッピングモーターに常用される。異なる相数のモータのステップ角も違う。一般的な二相モータのステップ角は1.8度、三相は1.2度、五相は0.72度である。細分化なドライバがない時に、客様は異なる相数のステッピングモーターを通して色々なステップ角を満足している。細分化なドライバを使えば、相数は必要がない。客様はドライバに細分数を改変したら、ステップ角も改変される。

ドライバを細分化した後で、モータの運行性能に飛躍的に向上する。しかし、ドライバの自身から発生して、モータと制御システムに関係がない。使用中で、客様はステッピングモーターの改変されるステップ角だけに気をつけて、その点が制御システムからステッピング信号の周波数に影響する。細分化したステッピングモーターのステップ角が小さくなるので、ステッピング信号の周波数も高める。1.8度のステッピングモーターを例として、ドライバは半歩でステップ角が0.9度、細分化でステップ角が0.18度である。だから、同様な回転速度の場合で、モータに制御システムからステッピング信号の周波数は細分化されるのが半歩で行う５倍であるという要求する。

普通なステッピングモーターの精度はステップ角の3～５％である。ステッピングモーターの単歩の偏差は次の歩の精度に影響しないので、ステッピングモーターの精度が累積できない。



出典：ステッピングモータドライバの原理と作用