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モーターを徹底解説！

モーターとは？

サーボモーターとは、指示通りに位置や速度、回転力(トルク)などを正確に実現する
サーボ機構に使用される産業用モーターです。
例えば、工場の生産ラインで稼働する産業用ロボットは高速で精密な動作を繰り返し行う必要があります。その産業用ロボットに内蔵されたモーターがサーボモーターです。
位置制御が可能な機器としてステッピングモーターがありますが、より正確な位置制御が必要な場合、必要トルクが大きい場合にはステッピングモーターよりサーボモーターの方が適しています。
一般的なモータよりも信頼性が高く、壊れにくい構造になっています。
サーボモーターの原理や種類、選定ポイントについて解説していきます。

サーボモーターの種類、原理、使用用途について

・サーボモーターの種類
　・DCサーボモーター：直流で駆動します。制御するのが比較的容易で小型なのが特徴です。
　・ACサーボモーター：交流で駆動します。高度な制御が必要になり構造自体も複雑ですが、小型化が進み現在ではACサーボモーターが主流です。
・サーボモーターの原理
　サーボモーターは、モーター、コントローラー、ドライバー、エンコーダで構成されます。
　コントローラーがプログラムに従ってドライバーに位置・速度・回転力の指示を出し、の通りにドライバーがモーターを動かします。
　モーターの位置・速度・回転力をエンコーダが検出して、情報をドライバー経由でコントローラーに送り、位置・速度・回転力が指示通りかを確認します。誤差があればゼロに近づくように再びコントローラーからドライバーを経てモーターに対して指示が出されます。

・サーボモーターの用途
　　産業用ロボット、工作機械、包装機械、医療機器など幅広く利用されています。
サーボモーター導入価格について

サーボモーターの導入の際には、ドライバとセットで購入します。
食品製造現場で使用されている機種、スペックとして多い価格帯は約１０～２０万円程度です。
部品機器の価格であるため、取付け設置を外部委託する場合には設置配線工事費用は別途費用が発生します。
サーボモーター選定ポイント、導入時の確認ポイントについて

・サーボモーターの選定は複雑でトルク計算などが必要であるため、知識の有る方に選定してもらうことを検討してください。
・メーカーのウェブサイトに用意されている選定プログラムを利用するのも1つの方法です。
サーボモーター導入後のトラブル事例と事前対策ポイントについて

トラブル事例
自動運転中に待機状態から何も動作せずに、そのままの位置で
突然サーボモータがオーバートラブルで動かなくなった。
（オーバートラブルとは移動範囲の限界位置を越えて動作すること）

原因①
リミットスイッチ入力の誤作動。
原因②
ソフトリミットの動作範囲オーバー。
※ソフトリミット：パラメータで動作範囲を設定し、位置決め始動時に動作範囲チェックを行い、動作範囲を超えているとサーボモータを停止させること

対策①
ストロークエンドの設定をする、動作範囲の両端にリミットスイッチを設ける。
対策②
パラメータで動作範囲を設定する（ソフトリミットを設ける）

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5相ステッピングモーター　PKPシリーズフルクローズド制御タイプ

性能の向上高精度 5相のPKPシリーズはステップ角度が0.72°（高分解能タイプ0.36°）・停止精度± 0.05°のため、高精度の位置決めが可能です。また、マイクロステップ駆動のドライバで制御したときの静止角度誤差はフルステップ駆動時とほぼ変わらず高精度です。マイクロステップでも停止精度が悪化しない (5相CVDシリーズドライバ＋5相PKPシリーズモーター) 5相フルステップ停止精度 5相マイクロステップ停止精度低振動化 5相のPKPシリーズは基本ステップ角度が0.72°（高分解能タイプ0.36°）と小さいため、基本ステップ角度1.8°の2相ステッピングモーターより低振動・低騒音です。また、マイクロステップ駆動のドライバで制御することでさらに低振動・低騒音駆動が可能です。 2相ステッピングモーターの振動特性例 2相ステッピングモーターの振動特性例 5相ステッピングモーターの振動特性例 5相ステッピングモーターの振動特性例概要や特性、特徴の詳細はこちら小型・薄型コネクタを採用小型・薄型コネクタを採用したPKPシリーズは、コネクタ部の張り出しが低くなりました（一部製品は除く）。また引き出し方向が上向きになったことで、モーターケーブルの引き出し方向の自由度がアップしました。ドライバの特徴高効率設計 CVDシリーズは、従来品に比べて出力電流を増加することで高トルク化を実現しました。出力電流を増加できるように、発熱量低減を配慮した設計になっています。ドライバの制御と回路技術業界最小クラスの高性能ドライバ CVDシリーズは、省スペース化に貢献する小型・軽量ドライバです。ドライバサイズ質量： 20 ～ 70g（ドライバの種類で異なります。）

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
自動化

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5相ステッピングモーターCVDシリーズ　Sタイプ

薄型・小型の、基板実装型ドライバさまざまな装置設計に対して柔軟に適応する、非常にコンパクトな基板実装型ドライバです。 SPI通信対応（平置きのみ）パルス列入力対応平置き縦置き大きさ SPI通信対応サイズ平置きサイズ縦置きサイズ薄さ SPI通信コネクタ寸法平置きコネクタ寸法縦置きコネクタ寸法ステッピングモーターの駆動に必要な部品を集約モーターの駆動に必要な、マイコン、FET、電流検出用抵抗、ヒューズなどが、あらかじめ製品に搭載されています。アルミ電解コンデンサを接続するだけで、既製品と同様の駆動回路が完成します。必要部品の点数を削減できれば、運用開始後の保守部品の管理もシンプルになります。 CVD-S＋電解コンデンサドライバの温度モニタ機能を搭載 SPI通信対応ドライバ、および、パルス列入力対応 SPI設定ドライバは、SPI通信経由で温度モニタが可能です。駆動用の部品だけでなく、装置内の温度センサの削減にも貢献できます。高トルク・低振動のPKPシリーズの性能を最大限に発揮 CVDシリーズは、PKPシリーズのモーター特性を最大限に引き出します。出力電流を増加することで高トルク化を実現しつつ、フルタイムマイクロステップ制御によって低振動化・静音化に貢献します。高トルク化 2相トルクアップ 5相トルクアップ低振動化 2相低振動化 5相低振動化 CVDシリーズ Sタイプの特性は、CVDシリーズの他タイプと同じです。ステッピングモーター PKPシリーズ／CVDシリーズパルス列入力対応ドライバの詳細はこちらパルス発振用IC不要で、SPI通信で位置決め制御が可能 SPI通信対応は、位置や速度の設定、モーターの起動/停止などをSPI通信でダイレクトに制御できます。パルス発振用ICの代わりに、CPUを使ってパルス信号を生成する必要もありません。パルス発振用ICのコストを削減しつつ、パルス信号を生成するための負担も軽減します。

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トルクモーター TMシリーズ

TMシリーズの概要トルクモーターは大きな起動トルクを持ち、低速時にはトルクが高く、高速時にはトルクが低い特性（垂下特性）を持ちます。この特性を生かし、巻き取りや張力用のモーターとして幅広い用途でお使いいただけます。モータートルクを簡単調整 TMシリーズは、パワーコントローラの内部トルク設定器などで、モータートルクを簡単に設定・調整することができます。簡易的な巻き取り・張力調整におすすめシンプルなシステム構成テンションコントローラやサーボモーターを使った高精度な制御が必要ない場合、TMシリーズを使うことで、シンプルなシステム構成で張力調整が実現できます。簡易的な巻き取り・張力調整を始めるのにお求めやすい価格テンションコントローラやサーボモーターよりも低コストで巻き取り・張力調整システムを構成できます。パワーコントローラの特徴システムにあわせた3種類のトルク設定方法「内部トルク設定器」「外部トルク設定器」「外部直流電圧」からトルクの設定が可能です。外部直流電圧の場合、上位PLCと接続して直流電圧で制御でき、自動化にも貢献します。内部／外部を切り替えることにより、2段階のトルク設定も可能です。トルク微調整機能を搭載設定値に対する実際のモーター出力トルクは、モーターごとに多少のばらつきがあります。 TMシリーズのパワーコントローラには、このばらつきを調整するためのトルク微調整設定器（ADJUST機能）を搭載。並列運転時など、複数のモーターを使用するときに、簡単に各モーターのトルク差を補正することができます。充実の機能モーターの接続不良を検知するアラーム出力機能（サーマルプロテクタオープン検出）内部／外部による2段階トルク設定 CW／CCW切り替えによる瞬時正逆運転信号入力のシンク／ソースロジック切り替え

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5相ステッピングモーター用ドライバCVDシリーズ　SCタイプ

以下のような用途におすすめです定寸送り運転正転入力のON、OFFで運転が可能定寸送り運転往復運転正転・逆転入力のON、OFFで運転が可能往復運転 2速切り替え運転 2速切り替え運転が可能 2速切り替え運転なめらかな低速運転速度範囲は0.02r/min～600r/min なめらかな低速運転パルス発振器不要。I/Oで制御するシンプルなシステム構成モーター、ドライバとプログラマブルコントローラだけのシンプルな構成です。ドライバのスイッチで、運転速度、加減速時間、運転電流の設定をおこない、FWD（RVS）入力をON、OFFするだけ。スピードコントロールモーター感覚で簡単速度制御が可能です。パルス発振器不要。I/Oで制御するシンプルなシステム構成 2種類の速度を設定可能ドライバは、2種類の速度を設定し、外部から切り替えることができます。速度設定範囲：0.02r/min～600r/min

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レバーシブルモーター

レバーシブルモーターの特徴正逆運転を頻繁に繰り返す用途に最適モーターの回転方向を瞬時に切り替えできる30分定格のモーターです。モーターの後部に簡易ブレーキを内蔵しており正逆運転を頻繁に繰り返す用途に最適です。簡単運転コンデンサを接続して交流電源に接続するだけで、簡単に運転することができます。ブレーキバックでモーターを瞬時停止レバーシブルモーターのオーバーランを小さくし、瞬時停止する用途に適しています。ブレーキパックSB50Wなら、モーターに内蔵しているサーマルプロテクトが動作した場合、アラーム信号として出力できる機能を搭載しています。ギヤヘッド、リニアヘッドの特徴ギヤヘッド：減速、トルクアップを簡単に実現モーターとギヤヘッドを組合わせることにより、目的の速度に減速したり、トルクアップを図ることができます。リニアヘッド：モーター回転を直線動作に変換リニアヘッドを組み合わせることにより、モーターの回転動作を直線動作に変換することができます。角型ラック採用タイプと丸型ラック採用タイプをご用意しています。

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HACCP対策
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サーボモータ

工作機械や産業用ロボット、医療機器など「動く」装置で求められるのが、「モータ」やそれを駆動する「アンプ」です。ただ回るのではなく、正確な位置決めや高性能が求められる用途で活躍します。サーボシステム製品「SANMOTION」は、高精度かつ高速の駆動ときめ細やかなカスタマイズにより、装置の生産性の向上に貢献します。

解決できる課題

人手不足解決
品質向上
自動化
IoT、DXの活用
制御機器更新
生産効率改善

…

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安全増防爆型モーター Kシリーズ

防爆構造の種類防爆構造とは、電気機器を可燃性ガスや引火性蒸気などの危険雰囲気中で使用しても、その機器が引火、発火、爆発などの事故の原因とならないような構造をいいます。モーターの防爆構造には耐圧防爆構造、内圧防爆構造、安全増防爆構造の3種類があり、「安全増防爆型モーター」はこのうちの安全増防爆構造です。安全増防爆構造とは、電気機器が正常に運転している場合に火花、アークまたは過熱を生じてはならない部分にこれらの発生を防止するため、温度上昇について特に安全度を増した構造のことをいいます。使用環境対象ガスの発火度分類…G3（発火点が200℃を超えるもの）防爆機器は構造により使用できる周囲の雰囲気が規定されています。安全増防爆型構造は火花やアークが発生しない構造ですから、爆発等級には関係なくG3のほかG2、G1の爆発性ガスに使用可能です。使用場所……屋内2種場所危険雰囲気が存在する時間と頻度によって危険場所が0種～2種まで3段階に分類されています。安全増防爆型モーターは屋内2種場所でのみ使用可能です。常に爆発の危険性がある場所や屋外では使えません。 2種とは「通常の状態では爆発性ガスなどは存在しないが、装置の故障や操作の誤りなど異常な状態で危険雰囲気を生成する恐れのある場所」のことをいいます。周囲温度範囲……－10℃～＋40℃ 過負荷保護装置について安全増防爆型モーターは発火・爆発の原因となる温度上昇に対して安全度の高い設計になっていますが、過負荷で使われたり許容拘束時間を超えて拘束されると過熱し、事故につながる恐れがあります。過負荷保護装置を必ず2線以上に設置し、拘束時間が60秒以下になるようにしてください。 ※ 防爆電気設備に関する詳細は独立行政法人産業安全研究所発行の「工場電気設備防爆指針」を参照してください。推奨過負荷保護装置過負荷保護装置は必ず非危険場所に設置してください。

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ACスピードコントローラ　MSC-1

特徴 | ACスピードコントローラ MSC-1 小型化によりコンパクトな装置設計が可能省設置スペースのスピードコントローラです。従来品のスピードコントローラと比べ体積比で約45％の削減、また一般的なインバータと比べると体積比で約70％の削減となります。 MSC-1は、35mm幅DINレールに直接取り付けられます。スピードコントローラの性能安定した速度制御が可能です MSC-1はクローズドループ制御を採用しており、オープンループ制御のインバータに対し、負荷変動による速度の落ち込み幅が小さくなります。また、制御回路をCPU制御にしたことにより、従来品のスピードコントローラよりも、速度変動率（対負荷）が向上しました。そのため、より安定した速度制御が可能です。コントローラからの発生ノイズが少なくなりますインバータは、PWM制御方式でモーターへの供給電圧の大きさと周波数を制御することで、モーターの回転速度を制御しています。スピードコントローラは、位相制御方式でモーターへの供給電圧の大きさを制御することで、モーターの回転速度を制御しています。位相制御方式はインバータのように供給電圧の頻繁なON/OFFがないため、ノイズの発生が少なくなります。幅広い電圧仕様とモーター出力に対応単相100～230Vの電圧仕様に対応 MSC-1は、単相100～230Vまでのマルチ電圧で、ワールドワイドにご使用いただけます。※ ※ スピードコントローラMSC-1は単相100～230V仕様ですが、ご使用のモーターは、必ず装置の電圧仕様に合わせてご使用ください。出力6W～60Wまでのモーター制御が可能出力6W～60Wまでのスピードコントロールモーターに対応します。

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洗えるステンレスモーター「SASUMO」

＜仕様＞・納期は、2ヵ月間（長期連休除く）・50/60Hz兼用で性能が落ちない日本国内仕様・外装がステンレスでサビに強い・0.75kW～7.5kWはプレミアム高効率（IE3）に準拠・0.2kW～7.5kWとラインナップが豊富・全機種でインバーターに対応・電気安全法（PSE）適合品・内部結露を排出する機構が全機種に装着・IP65の防水仕様で、水をかけて「洗える」

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