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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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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。

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
自動化

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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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HACCP対策
品質向上
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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

解決できる課題

自動化
省スペース
棚卸し効率化
物流オートメーション

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ステッピングモーター　RKⅡシリーズ

装置のトータルコストを削減装置を小型化できますドライバの内部部品の最適配置により、小型・薄型を実現。複数台を密着させた取り付けが可能になり、これまでと同じスペースの中で使用軸数を増やすことも可能です。密着取付時は周囲温度0～40℃でご使用いただけます。装置を小型化消費電力を最大47％減モーター材質の最適化によって損失を大幅に低減、消費電力も最大で47％削減しました。電気料金はもちろんCO2排出量の低減にも貢献します。 ※ 高効率モーターの詳細はこちらをご覧ください。消費電力量比較消費電力量比較運転条件回転速度 1000r/min 負荷トルク 0.47N・m 使用時間 24時間運転（運転70％、待機25％、停止5％）、365日/年消費電力量などの比較 RK2と従来品との消費電力量などの比較装置内の熱の影響を低減モーターの損失を低減させたことで発熱も低減。密閉された装置内での他の機器に与える熱の影響を減らし、ファンや放熱板による発熱対策の手間やコストを削減します。同一条件運転時のモーター外被温度比較同一条件運転時のモーター外被温度比較サーモグラフィーによる温度分布サーモグラフィーによる温度分布 RKⅡシリーズと従来品との発熱量やモーター表面温度の比較デモンストレーション装置の信頼性を高める性能・機能高精度な位置決め RKⅡシリーズの位置決め精度は、±0.05゜（±3min）です。下図のようなボールねじと組み合わせて使用した場合、位置決め精度は、±1.4µmになります。一般的な研削ボールねじの精度は±10µmですので、それと比較しても、十分に高精度な位置決め運転が可能です。

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インダクションモーター

インダクションモーターの特徴一方向、連続運転に最適コンベアの駆動、回転テーブルなど、一方向に連続して運転する用途に最適です。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。（三相モーターの場合、コンデンサは必要ありません。）ブレーキバックでモーターを瞬時停止インダクション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。海外安全規格に適合全機種が各種安全規格に適合し、過熱保護装置を内蔵しています。最適設計による三相高効率モーターもご用意モーターの基本設計を見直すことで、これまでにない高効率を実現しました。インバータによる速度制御に最適な特性と、省エネルギーを可能にした三相高効率モーターもご用意しています。三相高効率モーター K2Sシリーズ最大効率が80％最適な磁気設計と専用部品の採用により、最大効率が80％の高効率な三相モーターです。損失を大幅に低減し、モーターの出力アップやファンレス化などを実現しました。最大効率比較（参考値）最大効率が80％ [定格出力 60Hz時] ※ 三相380/400/415VはIE3基準値をクリアしています。 IE4、IE3は、国際規格のIEC 60034-30-1の効率クラスです。消費電力が最大約10％低減従来品の90Wと同一条件で比較すると、消費電力を最大約10％低減しました。装置の省エネルギーに貢献します。

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サーボモーター　AZXシリーズ

バッテリレスのアブソリュートセンサを搭載したサーボモーター AZXシリーズは、AZシリーズと同じバッテリレスの機械式アブソリュートセンサ（ABZOセンサ）を搭載しています。位置決め運転や連続運転に特化したサーボモーターです。 ABZO+AZX 機械式センサ非通電時も位置情報を保持多回転アブソリュートセンサ基準となる原点から、モーター軸で±900回転（1800回転分）の絶対位置が検出可能外部センサ不要アブソリュートシステムなので、原点センサ、リミットセンサは不要です。メリット高速原点復帰＋原点復帰精度の向上コストダウン省配線外部センサ誤動作の影響を受けないバッテリレス機械式センサはバッテリが不要です。位置情報はABZOセンサで機械的に管理されています。メリットバッテリの交換が不要自由なドライバの設置海外輸送も安心ネットワーク対応ドライバドライバはEtherCAT、EtherNet/IP、PROFINETに対応しています。上位制御機器とドライバを通信ケーブル１本で接続できるため、省配線を実現します。 ※ EtherCAT対応ドライバは対象外です。 chart 位置決め運転データ設定値（最大256点）汎用入出力点数（入力6点、出力6点）通信用入出力点数（入力16点、出力16点）高速域で高トルクを発揮 AZXシリーズは、高速域で高トルクを発揮します。移動量が多い位置決め用途（例：ボールねじの駆動）に適しています。

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水冷式トルクモーター　TM-2シリーズ

従来のTMRWシリーズの特長を継承しながら、より高いトルクと低コギングを達成します。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 ■TMRWに比べてトルク密度は20％アップ

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中空ロータリーアクチュエーター　DGⅡシリーズ

アクチュエータ部の特徴 AZシリーズ搭載を例に、DGⅡシリーズの特徴をご紹介します。負荷のダイレクト締結が可能慣性モーメントの大きいテーブルやアームなどを直接取り付けることができるため、連結部品（カラー）が不要になり、設計や組付けの手間、部品コストの削減が図れます。 DG2シリーズ直接取付大口径中空出力テーブル中空穴をケーブルの配線や、エアーや液体の配管に利用できます。中空径例：DGM200Rの場合用途例液体を配管した充填装置高強度重くて大きいワークも駆動可能最大許容アキシアル荷重が4000N。最大許容モーメントが100N・m。質量や慣性モーメントが大きなワークでも駆動できます。運転例面振れが小さい出力テーブル中央から離れた位置にワークを載せることができます。負荷モーメントと変位量の関係テーブル中央部からL=100mm離れた位置での変位量テーブル中央部からL=200mm離れた位置での変位量高い位置決め精度モーター縦方向モーター横方向モーター横方向（脚取付）バックラッシノンバックラッシ 3〜10 arcmin 6 arcmin 繰り返し位置決め精度 ±15 arcsec (±0.004°) ±15 arcsec (±0.004°) ±30 arcsec (±0.008°) 装置の立ち上げ時間を短縮する一体型構造「設計」「組み立て」「調整」にかかる時間を削減出力テーブルには、装置のテーブルやアームを直接取り付けることができます。

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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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