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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。

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
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コア付リニアモーター　LMFAシリーズ

[1] リニアモーター [2] FAシリーズ [3] 可動子幅 0: 67mm 1: 96mm 2: 126mm 3: 141mm 4: 188mm 5: 248mm 6: 342mm [4] 可動子長さ ▼LMFA0-2シリーズ 1: 145mm 2: 250mm 3: 355mm 4: 460mm ▼LMFA3-6シリーズ 1: 214mm 2: 375mm 3: 563mm 4: 697mm [5] 巻線コード無記号: 標準 L: 低逆起電圧

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ステッピングモーター　PKPシリーズRS-485通信タイプドライバ

性能の向上低振動・高トルク・高効率化についてご紹介します。低振動化フルデジタル制御のフルタイムマイクロステップ駆動によって振動レベルを大幅に改善し、全速度域で低振動化を実現しました。全速度域で振動特性を大幅に改善 2相モーター全速度域で振動特性を大幅に改善 5相モーターでさらに低振動化 5相モーターでさらに低振動化概要や特性、特徴の詳細はこちら（テクニカルレポート）高トルク化高電流駆動ドライバと、最適巻線設計モーターの組み合わせで高トルク化を実現演しました。 PKPシリーズモーター：巻線設計の見直しによる高トルク化 CVDシリーズドライバ：駆動回路の高効率化により高電流駆動が可能 2相モーター低速域でトルクアップ 2相モーター低速域でトルクアップ 5相モーター全速度域でトルクアップ 5相モーター全速度域でトルクアップ高効率設計 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（テクニカルレポート）ドライバの特徴業界最小クラスの高性能ドライバ省スペース化に貢献する小型・軽量ドライバです。2相と5相のドライバは、サイズ・取付・I/Oと電源コネクタが共通です。

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HACCP対策
品質向上
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真空対応DDモーター　DMRシリーズ

HIWINのカスタム真空DDモーターは、高真空10-8 mbarクラスに対応。特殊なパッケージ技術により真空システム内における最適化された放熱設計で、連続高トルク出力を実現します。

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水冷式トルクモーター　IM-2シリーズ

TM-2シリーズに比べて非常に高い回転速度範囲で使用可能です。工作機械での加工時の熱を回避するため、水冷機能で高い連続トルクを確保し、モーターの温度上昇を低減します。過負荷の場合にモーターを保護する温度センサーが装備されています。 ■水冷式 ■大口径中空軸 ■弱め界磁で最高回転速度は5450min-1

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2相ステッピングモーター　PKP／PKシリーズ

性能の向上高トルク化モーター巻線設計の見直しにより、高電流化が可能になりました。低速域から高速域までトルクアップを実現しています。同サイズでの回転速度－トルク特性比較同サイズでの回転速度－トルク特性比較励磁最大静止トルクの比較励磁最大静止トルクの比較省エネルギー・省電力モーターに供給する運転電流を下げることで、従来の製品と同等なトルクを得ながらも消費電力量、CO2排出量の低減を実現できます。消費電力量・CO2排出量従来比56%減（当社比）消費電力量・CO2排出量従来比56％減回転速度 0.1kHz (30r/min) 稼働時間 24時間、365日運転状況運転50%、待機50% 電源電圧 DC24V CO2係数 0.519㎏-CO2/kWh 低振動化磁気設計の見直しにより、従来品よりさらなる低振動を実現しています。ダウンサイジングによる省資源従来品に比べ、大幅にトルクを向上させました。同等のトルクで比較した場合、PKPシリーズを使用することでモーターをダウンサイジングすることができます。装置の省スペース化、軽量化に貢献します。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。

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HACCP対策
品質向上
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薄型DDモーター　DMTシリーズ

圧倒的な薄さが特長の薄型DDモータ― 厚さ 22㎜の「DMTB2・DMTF2」に加え、 2023年6月より、新たに中空径340mm/厚さ30mmの「DMTK3」を受注・販売開始

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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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HACCP対策
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コア付リニアモーター　LMSAシリーズ

サンドイッチ型リニアモーターで、可動子2個を固定子2個で挟み込んで可動部に働く吸着力をキャンセル。そのためリニアガイドウェイにかかる摩擦力が低減し、コンパクトで高い推力を得られます。水冷オプションあり。 ■高推力・高加速 ■組立が簡単 ■低コギング ■高剛性アルミニウムブリッジ ■連続推力 103～1579N ■ピーク推力 289～4458N

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DDモーター　DMYシリーズ

高分解能アブソリュートレゾルバーを備えており、原点復帰が不要なDDモータ―。優れた動特性、高トルク・高精度が特長で、高精度位置決めを必要とする産業に適しています。 ■ アウターローター型 ■ 分解能92万p/revのアブソリュートレゾルバー ■ 優れた動特性、高トルク、高精度 ■ 瞬間最大トルク：12～300 Nm ■ 特殊環境にも適応

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