ステッピングモータについて

質問

ステッピングモータについて質問です。ステッピングモータは通常のインダクションモータなどに比べ、
通電時に瞬間的に高い回転数がだせるとのことなんですが、無負荷での回転数が500rpm、その時のプルアウトトルクが0.13Nmのステッピングモータに、モータと逆方向に負荷を0.1Nmかけると、通電時の瞬間的にでる回転数はどのようになるのでしょうか？

瞬間的にでる回転数は240rpm程ほしいと考えています
。
また求める式などありましたら教えていただけるとうれしいです。
素人なので初歩的な質問で申し訳ありませんがわかる方お願いいたします。

回答No.2

noname#252332 · ベストアンサー

http://catalog.nidec-servo.com/digital/general/pdf/KH42B_900.pdf
　ステッピングモーターでは「でる回転数はどうか」ではなく、初めから出せるはずの回転数で制御しなければ脱調してトルクを失ってしまいます。無負荷500rpm、0.13Nmのモーターに0.13Nm以上の負荷をかけて回転数が落ちると、脱調して回転する力をほとんど失います。（無負荷に戻すと定常回転数が復旧するでしょう）　ですからステッピングモーターは確実に回転できる回転数、トルクで使用する必要があります。計算式はありませんが、カタログに回転数とトルクのグラフがありますから、起動回転数で要求するトルクが充分に得られるかどうかを確認して余裕を見て選択します。もし負荷がモーターのトルクを上回る場合は少し回転が落ちるのではなくピーと大きな音を立ててごく弱い力で回ろうとするだけになります。これが脱調です。ですからステッピングモーターは、同じパルスで運転するかぎる、負荷によって回転数が変わったり、運転開始から徐々に回転数が上がったりはしません。ですからトルクと回転数の両面においてステッピングモーターの性能いっぱいに使用するためには、起動に必要なトルクが得られる回転数から起動して徐々にパルス周波数を速く、つまり台形制御を行わなければトルクを維持できません。起動時に無理でも何でも可能な限りのトルクを発生して欲しいという場合はブラシ付きのDCモーターのほうが適しています。

お礼

回答ありがとうございます。
もし要求するトルクがグラフ内ならば回転数が落ちることはないのでしょうか？

回答No.5

yottann987

ステッピングモータは同期モータです。その為に負荷を掛ける事によって、回転数の増減は基本的には有りません・・・（但し、同期モータとして正常に回転している場合）。ステッピングモータに過大な負荷を掛けると、同期は取れなくなり脱調します。
ステッピングモータは瞬間的に高い回転数が出るかどうかは、モータの構造（相数、巻線仕様、ステップ角、駆動装置の性能によります）によります。
今回の質問は負荷を掛けることによって、回転数を変えたい様に書いてありますが、回転数を変えるには、一般的にはステッピングモータの駆動装置に入る指示パルス周波数を変更します。モータに逆方向に負荷を掛ける・・・とありますが、モータがＣＷ方向に回転している場合、途中からＣＣＷ方向に回転する負荷を掛けると言う事でしょうか？（目的は急激な転？）
・・よく意味がわかりません。単に摩擦負荷を加える場合は今回の例では計算上では脱調はしないですが、通常は掛ける負荷もある程度のイナーシャがあり、そのイナーシャを停止から500ＲＰＭ（今回の場合）に急激に回転させる為のトルクが余裕としてあるならば良いのですが、現実はイナーシャを回転するトルク不足になり脱調する可能性が多分にあります。
通常の1.8度の２相モータの場合ですと、自起動周波数は軸回転数で最大約300ＲＰＭ位に相当する周波数（駆動装置によります）ですので、一度脱調したら負荷を無負荷にしてもモータは回転しません、改めて低い周波数よりスローアップさせる必要があります。

回答No.4

noname#252332

10年間油を差さずに使用したステッピングモーターがメーカーのグラフどおりに動くはずがありませんが、どのような余裕を見るかは設計者にまかされております。

http://okwave.jp/answer/new?qid=6808885
　ここではC-16において機械が要求する回転数とトルクに対しトルクマージン2倍として機種を選定しています。2倍にすべきだと言うことではなくこの例では設計思想として2倍に決めたと言うことですから、長い年月を無整備で誰にでも使える装置ならば10倍ということもあるでしょうし、コントローラの起動回転数、最高回転数、台形制御の傾斜などパラメータを作業者が自由に設定できるような生産設備では、ほとんど余裕を見ずにぎりぎりの信頼性と性能を狙うと言うこともあると思います。

　余裕を見すぎることもステッピングモーターの場合は問題なので、あまり低速で使うとステッピングモーターの特性として異常に大きな騒音を発してしまいます。ぴったりの速度で動くステッピングモーターはロボコップかなんぞのようにヒュイーンとかっこいい音がするのです。低速時の騒音を抑えると言うフライホイルがあるようですが私自身は使ったことがありません。

お礼

いろいろありがとうございました。参考にさせていただいてがんばります！

回答No.3

noname#252332

考えなおしたので訂正させてください。

【誤】
（無負荷に戻すと定常回転数が復旧するでしょう）

【正】
（無負荷に戻しても定常回転数に復旧しない場合が多いでしょう）

すいません。

　解説しておきます。ステッピングモーターで起動できる回転数は無負荷であってもごく低い回転数に限られており、一般に使用される定常運転の周波数までは台形制御によって連れて行く必要があります。高速回転中のステッピングモーターが過負荷によって脱調すると、再度起動回転数まで周波数を落として制御して徐々に速度を上げない限り回転が復旧することは無いということです。過負荷による脱調から制御の助けを借りずに回転が復旧できるのは起動回転数で（つまり非常に低速で）制御されている場合だけです。

回答No.1

TANUHACHI

僕は以前あるメーカーで工業技術品としてのＦＤＤ(フロッピー・ディスク・ドライブ)の書き込み装置のメンテナンスに従事していた経験があります。
　通常のパソコンに搭載されているＦＤＤの回転数は２ＨＤの場合３６０ＲＰＭで、２ＤＤの場合には３００ＲＰＭです(ＤＯＳフォーマットの場合)。ただしＭＡＣの場合には16トラック毎に回転数が変動し最終的には６００ＲＰＭで書き込みを行う特殊な型式です。
　他方「書き込み専用」に特化したドライブにはこの倍速つまり７２０回転と６００回転の切り返しを行う事のできる倍速ドライブと更にその２倍に相当する１４４０回転及び１２００回転での書き込みが可能なドライブも仕様書としては存在していました。
ですから２４０ＲＰＭのドライブはごく普通のドライブでも可能なはずの回転数といえます。
　詳細はドライブメーカーとしてのソニー・ティアック・ワイイーデータなどに問い合わせてみれば資料は残っているかと思われます(但し、これらのメーカーが今もドライブを生産しているかどうかは不明ですが)。中途半端な回答で申し訳ありません。

お礼

いろいろ調べてみます！ありがとうございます！