サーボモーターとステッピングモーターの違いと利点

ステッピングモーターとは何か？どのように動作するのか？

ステッピング モーター は、モーターの1回転を複数のステップに分割します。これは、永久磁石または鉄製のローターと、それを囲む一連の電磁石を使用することで実現されます。これらのコンポーネントは、モーターの固定部分（ステータとも呼ばれる）を構成します。モーターはこれらの電磁石を慎重に制御された順序で作動させ、ローターを1ステップずつ前進させます。(より詳しいチュートリアルについては、 「ステッピング モーターの新機能」 をお読みください)

この起動はさまざまな駆動回路の結果であり、磁気配置によってモーターの精度が決まります。一般的には、1ステップあたり1.8度 (360度を200磁気ステップで割った値) の精度レベルが見られますが、このタイプの分割は普遍的ではありません。モーターは、分数ステップ技術を使用してサブステップ解像度も達成できます。この技術では、モーターは複数のフェーズを一度にアクティブにし、ユーザーは「マイクロステップ」と呼ばれるアナログ方式でフェーズをアクティブにすることで、さらに高度な制御を実現できます。

サーボモーターとは何か？どのように動作するのか？

サーボモーターは、ステッピングモーターと同様に、さまざまな形状、サイズ、価格帯で提供されています。数ドルで安価な趣味用のマイクロサーボを見つけることができます。これらのモーターには可変抵抗器が搭載されており、外部の力によって動かされても、角度位置に移動し、そこに戻ることができます。より高価な産業用サーボは数千ドルかかることもあり、位置と速度のフィードバック機能を備えています。ユーザーは、トルクを高めるために、これらのモーターをギアボックスと組み合わせることがよくあります。外部制御ハードウェアを使用してサーボモーターにコマンドを実行し、特定の位置に移動したり、コマンドに従って制御された方法で回転したりすることができます。

クローズドループ（サーボ）とオープンループ（ステッパー）

幅広い価格と機能を備えたさまざまな種類のサーボとステッパーの中から選択できますが、基本的な違いはフィードバックにあります。オープンループとクローズドループの違いは何ですか?

- ステッピングモーター: フィードバックなし。ステッピングモーターは優れた選択肢ですが、意図した距離を移動したかどうかについてのフィードバックは提供されません。回転中にシステムに不具合が生じたり、物理的な障害が生じたりしても、「ステップをスキップ」して、何も問題がなかったかのように回転を続けることができます。

- サーボモーター:フィードバック機能を搭載。サーボモーターは特定の位置に移動するように命令されると、そこに到達するために最善を尽くします。能力の低いセットアップでは、これはモーターが特定の位置に到達するのに常に苦労することを意味する場合があり、能力の高いシステムではモーターが自己修正できない場合にほぼ瞬時にエラー フィードバックが返される可能性があります。

適切なステッピングモーターの選択

適切なモーター タイプを使用すれば、どちらのモーターもアプリケーションに適している可能性があります。ビルドを評価して、次の要素のいずれかが必須かどうかを確認します。

- センサー。ステッパーを使用している場合は、システムが指定されたタスクを実行する前に、システムを既知のポイントに「ゼロ」にする方法が必要になる可能性があります。ステッパーのセットアップでは、このゼロ センサーまたは他のセンサーを使用してプロセスを検証することもできます。センサーを追加すると、長期的にはサーボ モーターの使用がより複雑になったり、コストが高くなったりする可能性があるため、モーターを選択する前にニーズを考慮する必要があります。

- 速度とトルク。考慮すべきもう1つの要素は、ステッピング モーターは速度が上がるとトルクが失われる傾向があるため、高速の場合はサーボ モーターの方が適している可能性があるということです。ただし、ステッパーは低速でも優れたトルクを発揮します。

- 角度精度。アプリケーションが角度精度よりも速度に依存する場合、別の選択肢として、いわゆるブラシレスDCモーターがあります。これらは、回転精度ではなく速度に最適化された一種のハイブリッド制御モーターとして機能します — たとえば、正確に2000 RPMまで回転します — 。

最後に、「通常の」整流DCモーターは、多くの場合適切なソリューションになる可能性があります。組み込みのフィードバック機能はありませんが、 エンコーダー または単純なピンを追加して、モーターの回転回数を測定できます。