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VR型ステッピングモーターのアニメPM型ステッピングモーターの駆動回路の模式図ステッピングモーター
ステッピングモーター(Stepper motor)は、ドライバを介して直流のパルス電圧を印加して駆動するモーターである。したがってパルスモーター(Pulse motor)ともいわれる。簡単な回路構成で、正確な位置決め制御を実現できるので、装置の位置決めを行う場合などによく使われる。 ステッピングモーターは、固定子に複数の巻線を用意しておき、電流を流す巻線を切り替えることによって動作させる。巻線構成としては二相（二組の巻線）のものが一般的であるが、三相、五相といったものもある。 PM型の簡略化したモデルを例にとって、動作原理を説明する。 以上のように、ステップ1から8を繰り返すことによって、一定の方向に回転する。 ステッピングモーターの動作原理ステップ端子1 ステッピングモーターは、巻線への電流の与え方を変えることにより、特性を変えることができる。二相型のモーターについて以下に述べる。 一般的な回転形のモーターの他に、直進形のモーター（リニアステッピング）も存在する。
特徴
運動量が駆動パルスの数に比例する。
デジタル制御回路との相性が良い。
フィードバック回路の必要性がない（開ループ制御）。
エネルギー効率が低い。
負荷が大きすぎたり、パルス周波数が高すぎると同期外れで誤動作につながる。この状態を「脱調」と呼び、加減速シーケンスを用いると改善することがある。
回転子の種類
Permanent Magnet Type （PM型：永久磁石形）回転子として、円周上にNSNS…と交互に着磁した磁性体を使用する。安価であるが、着磁間隔を細かくすることに限界があるので、ステップ角度は小さくできない。
Variable Reluctance Type （VR型：歯車状鉄心形）回転子として、歯車状の鉄心を使用する。ステップ角度を小さくできるが、トルクがやや低い。
Hybrid Type （HB型：複合形）PM型とVR型の特徴を併せ持った構造である。PM型の場合は円周方向に着磁するが、HB型では軸方向に着磁した磁石を使用し、磁極側を二枚の歯車状鉄心で挟み込む。この時、N極側とS極側の歯の凸凹が逆になるようにする。
固定子の巻線構成
ステッピングモーターの動作原理
巻線Aに電流を流すと、固定子と回転子のN・Sが引き合った状態になる。
巻線Bにも電流を流すと、両方の固定子が磁化して回転子を引きつけるので、力が釣り合うように45°回転する。
巻線Aの電流を切ると、さらに45°回転する。
巻線Aに先程と逆方向の電流を流すと、さらに45°回転する。
巻線Bの電流を切ると、さらに45°回転する。
巻線Bに先程と逆方向の電流を流すと、さらに45°回転する。
巻線Aの電流を切ると、さらに45°回転する。
巻線Aに最初と同じ方向の電流を流すと、さらに45°回転する。
巻き線A端子2
巻き線A端子1
巻き線B端子2
巻き線B画像
ステップ1+Vcc-Vcc
ステップ2+Vcc-Vcc+Vcc-Vcc
ステップ3+Vcc-Vcc
ステップ4-Vcc+Vcc+Vcc-Vcc
ステップ5-Vcc+Vcc
ステップ6-Vcc+Vcc-Vcc+Vcc
ステップ7-Vcc+Vcc
ステップ8+Vcc-Vcc-Vcc+Vcc
励磁モード各駆動方式の波形
一相励磁常に巻線一相のみに電流を流す。位置決め精度は良いが、減衰運動が残りやすい。
二相励磁二相に電流を流す。一相励磁の約2倍の出力トルクが得られる。
一-二相励磁一相と二相を交互に切り替えて電流を流す。一相励磁・二相励磁の場合のステップ角度の半分にすることができるので、滑らかな回転を得られる。前のセクションの説明図では、一-二相励磁を使っている。
マイクロステップ駆動(バーニア駆動)巻線への電流を単純なON/OFFではなく、二つの巻線の電流比率を細かく変えていくことで、より細かいステップ角度を得る手法。
運動形態
用途例
産業用途
産業用ロボット
垂直多関節ロボット
水平多関節ロボット
直交ロボット
溶接ロボット
コンピューター用途
* 古い磁気ディスク装置等のヘッド移動用トラッキングモーター現在の製品はリニアモーターを埋め込みサーボで制御している。
一般家庭用途
時計#アナログ式
航空機用途
フライ・バイ・ワイヤ
自動車用途
ドライブ・バイ・ワイヤ
NAVi5
自動車用計器
自動車や二輪車の計器に使用されることがあるが、これは正確さよりも演出を狙ったものである。
デジタルカメラ
レンズの移動に主にステッピングモーターが使用されている。ただし、携帯電話内蔵カメラのような小型のカメラモジュールではサイズの関係からリニアモーターが採用されていることも多い。
パチンコ、パチスロ・スロット
回転軸を指定された角度で停止させることが可能なことから、パチンコ、パチスロ機やスロットマシンのリールに使用されている。
関連項目
サーボモータ
リラクタンスモータ
コアレスモータ
誘導電動機
同期電動機
外部リンク.mw-parser-output .side-box{margin:4px 0;box-sizing:border-box;border:1px solid #aaa;font-size:88%;line-height:1.25em;background-color:#f9f9f9;display:flow-root}.mw-parser-output .side-box-abovebelow,.mw-parser-output .side-box-text{padding:0.25em 0.9em}.mw-parser-output .side-box-image{padding:2px 0 2px 0.9em;text-align:center}.mw-parser-output .side-box-imageright{padding:2px 0.9em 2px 0;text-align:center}@media(min-width:500px){.mw-parser-output .side-box-flex{display:flex;align-items:center}.mw-parser-output .side-box-text{flex:1}}@media(min-width:720px){.mw-parser-output .side-box{width:238px}.mw-parser-output .side-box-right{clear:right;float:right;margin-left:1em}.mw-parser-output .side-box-left{margin-right:1em}}ウィキメディア・コモンズには、ステッピングモーターに関連するメディアがあります。
⇒Stepper Motors
⇒Stepper Motor Basics
⇒Stepper Motor System Selection Guide
⇒Control of Stepping Motors - A Tutorial ? Douglas W. Jones
⇒Stepper Motor Drivers: RMS vs Peak Current
⇒Uni-polar versus Bi-polar
⇒Finding the different ways a stepper motor can be wired
⇒Animation of a stepping Motor
⇒Stepper Motor Disassembled
⇒Stepper Motor acceleration algorithm
表
話
編
歴
