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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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ACスピードコントロールモーター　USシリーズ

特徴 | ACスピードコントロールモーター USシリーズ簡単結線モーターとスピードコントロールユニットをコネクタでワンタッチ接続し、スピードコントロールユニットを電源に接続するだけで運転が可能です。簡単操作回転速度もスピードコントロールユニット前面のボリュームで簡単に設定できます。海外安全規格適合単相110V/115V、単相220V/230VタイプはUL/CSA規格認定、CCC認証を取得し、CEマーキング（低電圧指令およびEMC指令）を実施しています。モーターに保護接地端子を装備（単相110/115V、単相220/230Vタイプ・6W～40W）可変速度範囲 50Hz：90～1400r/min 60Hz：90～1600r/min（または1700r/min）さまざまな国で造られた機器や装置が国境を越え、世界各地で使用される時代です。いつの時代もお客様の声に耳を傾け、ニーズに合った製品をバリエーション豊富に取り揃え、いつでもどこでも短納期でリーズナブルにお届けします。

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電磁ブレーキ付モーター

電磁ブレーキ付モーターの特徴無励磁作動型電磁ブレーキ搭載無励磁作動型の電磁ブレーキを搭載した機械式ブレーキモーターです。停電など電源OFFと同時に、モーター軸を静止できます。上下駆動など、負荷保持を必要とする用途に最適です。ブレーキバックでモーターを瞬時停止電磁ブレーキ付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タ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、トルクアップをはかることができます。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。高強度ギヤヘッドトルクアップやダウンサイジングを図る場合には、更にパワーアップした高強度ギヤをご用意しています。平行軸GVギヤヘッド出力軸の軸受のサイズアップや浸炭処理された歯車の採用により、トルクアップを実現しました。

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ステンレスモーター

・本体は研磨SUS304製で鉄やアルミのようにサビの発生や塗装のはがれがありません。・端子台部分は本体と一体型で清掃が簡単な丸みを帯びたデザインになっています。・全ての接続面にOリングを使用し、水分の混入を防止しています。・取付ネジにはキャップナット、スペーサー、Oリングを使用しています。・形式表示はプレートを使用せず、ハウジングに直接刻印しています。・IE3(プレミアム効率)、IP66、ISO Fフランジが標準仕様になります・極度な条件下での特殊なエアレーターを使用することで IP69K になります。・PTCリレーを標準装備。・B5、B14Aはフランジ取付、B3は脚取付です。・IEC63からIEC132までの7サイズのラインアップになります。・IEC63、71、80は特殊なシャフトとフランジの組み合わせでSEW社製ギヤボックスに取り付けが可能です。・IEC80までのモデルは全閉自冷型（TENV、IC410）になります。・IEC90以上のモデルは全閉外扇型（TEFC、IC411）があります。ステンレスモーター（全閉外扇型）外扇ファン冷却で高出力に対応容量：最大7.5kw

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リニアヘッド LJリニアヘッド

リニアヘッドの特徴コンパクトサイズで最大可搬質量200kgを実現最大可搬質量200kg ピニオンの大径化に伴い、歯車強度がアップしたことで最大可搬質量200Kg※を実現 ※ 最大可搬質量はギヤヘッド減速比、および組み合わせるモーターによって異なります。最長ストローク 700mm 100～700mmのストロークをラインアップラックを固定してスペースを有効活用ラック両端を固定してモーター自体を自走させることができます。モータースペースの確保が難しい装置に効果的です。設計効率の向上に貢献設計から立ち上げまでの時間を短縮ラック・ピニオン機構を自作する場合と比べて使用している部品点数の削減、設計・組み立てにかかる工数を減らすことができます。

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ステンレスウォームギヤボックス

FVシリーズ FVシリーズステンレスウォームギアボックスは標準的なウォームギヤです。食品業界における最新規格に対応する為に設計されています。洗浄性・耐久性・衛生性を重視したデザインになります。素材はSUS316を使用しています。ラインアップは軸間距離30mmから63mmで、一般的なアルミ製のウォームギヤと交換することができます。標準的なウォームギヤの効率は減速比によって変わり、減速比が高いと伝達効率は低下します。このような理由から、われわれは300:1までの高減速比でも高効率をもたらす FKシリーズハイポイドベベルギアの使用をお勧めします。製品特長・高品質な電解研磨をされたSUS316製（オプションで鏡面仕上げも可）・ステンレス製の食品機械に適合したデザイン・オプション：SUS316製の中空軸カバー(オープン・クローズ) ・オプション：SUS316製の洗浄が簡単な衛生設計のトルクアームとフットプレート・オプション：電解研磨をされたSUS316製のアウトプットフランジ・食品機械用潤滑油H1を使用、ハラール、コーシャ、ナットフリーの認定も可・すべてのギヤボックスは、エアリークテストを実施・IECモーターもしくは標準モーターに適合 FVシリーズ仕様・[減速比] 7.5 : 1 ～ 300 : 1 ・[中空軸径] 20φ, 25φ, 30φ, 35φ

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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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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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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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ステッピングモーター　PKPシリーズ

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全速度域で振動特性が大幅に改善 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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5相ステッピングモーター用ドライバ CVDシリーズフルクローズド制御タイプ

ステッピングモーターのフルクローズド制御位置決め開始時はステッピングモーターの高応答を活かしたオープンループ制御をおこない、位置指令が完了した時点から、外部センサのフィードバックを使った位置補正をおこないます。フルクローズド制御高精度位置決めを実現フルクローズド制御により、機構上での位置を直接フィードバックして、指令位置に対する検出位置の差分を補正します。サブミクロンの高精度な位置決めが求められる装置の設計に貢献します。サーボモーターのように機構に合わせたゲイン調整が不要です。常にエンコーダのフィードバックを利用した位置決め運転をしないため、ベルトプーリーやカムなど機構や負荷にあわせた調整が不要になります。ハンチングなしで停止位置を保持位置決め完了時にハンチングがなく、モーター自身の保持力によって停止します。停止に振動があると困る用途に最適です。高精度位置決めを実現機構に合わせた各種外部センサに対応各社各種のセンサに対応しており、機構に応じたセンサ種類からのフィードバックを使用できます。

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