ステッピングモーターとは何ですか？

パルスを1つ送るごとに決まった角度だけ回るモータです。回転角はパルス数、回転速度はパルスの周波数に比例します。

ステップ角とは何ですか？

1パルスあたりに回る角度です。たとえばステップ角1.8°なら、200パルスで1回転します。

ステップ角×パルスの周波数で1秒あたりの回転角を出し、60を掛けて360で割るとmin⁻¹になります。

負荷が大きすぎたり急に加速したりして、回転子が入力パルスについていけず、ステップを飛ばしたり止まったりすることです。

永久磁石をもつ永久磁石形（PM形）とハイブリッド形（HB形）です。可変リラクタンス形（VR形）は保ちません。

※本記事にはプロモーション（広告）が含まれています。

ステッピングモーター（ステッピングモータ、パルスモータ）は、パルスを1つ送るごとにステップ角だけ回るモータで、回転速度はパルスの周波数に比例します。計算はステップ角・パルス数・回転速度の節、PM形・VR形・HB形の違いは3つの形の節へ。

普通のモータは、電気を流すと連続してなめらかに回ります。ステッピングモーターは違います。固定子の巻線に流す電流を、パルス（短い電気の合図）に合わせて順番に切り替えると、回転子がそのたびに一定の角度ずつ引き寄せられ、階段（ステップ）のように回ります。

項目	ステッピングモーター	普通のモータ（誘導電動機など）
回り方	パルスごとに決まった角度ずつ	電気を流すと連続して回る
位置の決め方	パルスの数を数えるだけでよい	センサで回転角を測って制御する
止めるとき	パルスを止めれば止まる	ブレーキや制御が要る
苦手なこと	大きな負荷や急な加速で、パルスに追いつけなくなる（脱調）	－

ステッピングモーターの計算は、次の3つの式だけです。

ステッピングモーターは、回転子（回る部分）の構造で3つに分かれます。試験では「電気を流していないときに位置を保つかどうか」がよく問われます。

形	回転子のつくり	無通電で位置を保つ力	特徴
永久磁石形（PM形）	永久磁石。N極とS極が交互に並ぶ	ある	磁石があるぶんトルクが出やすい
可変リラクタンス形（VR形）	歯車の形をした軟らかい鉄（軟磁性体）	ない	巻線の磁力で歯が引き寄せられて回る。もっとも古くからある形
ハイブリッド形（HB形）	円筒形の永久磁石の両端を、歯車の形の鉄心ではさむ	ある	PM形より細かいステップと大きなトルク

ステップ角は形と構造で決まり、よく使われる例として1.8°（1回転200ステップ）や0.72°（1回転500ステップ）があります。具体的な値はメーカーの仕様で確かめてください。

ステッピングモーターは、始動のトルクが大きく、ふつうは入力パルスと同期して始動できます。ただし、負荷が大きすぎたり、パルスの周波数を急に上げたりすると、回転子がパルスについていけなくなり、ステップを飛ばしたり止まったりします。これを脱調といいます。

脱調すると、「送ったパルスの数＝回った角度」がくずれ、センサを使っていない装置では位置がずれたことに気づけません。そのため、実際の装置では、余裕のあるトルクのモータを選び、パルスの周波数を少しずつ上げ下げして加速・減速します。

ステッピングモーターは、機械の「四機総合」「電動機応用」の範囲で、空欄穴埋めと正誤の問題が出ています。計算問題はなく、しくみと3つの形を押さえれば答えられます。

年度・問題	形式	ポイント
平成30年度問7・令和7年度下期問7（再出題）	空欄穴埋め	パルス数に比例する回転角度、パルスの周波数に比例する回転速度、1パルスの角度はステップ角、永久磁石形は無通電でも位置を保持する力
令和4年度上期問6	誤りを選ぶ	誤りは「可変リラクタンス形は無通電でも回転子位置を保持する」。VR形は永久磁石がないので保持しない

ステップ角とパルス数、パルスの周波数を入れると、回転角・回転数・回転速度を求めます。

入れた数字は画面の中で計算するだけで、どこにも送信されません。

脱調しない理想の動きとして計算しています。実際に回せる速度とトルクは、メーカーの回転速度－トルク特性で確かめてください。

よくある間違い	正しい考え方
回転速度はパルスの数で決まる	回転角がパルスの数で、回転速度はパルスの周波数で決まる
回転速度はパルスの幅に比例する	パルスの幅ではなく、周波数（1秒あたりのパルスの数）に比例する
どの形も無通電で位置を保つ	保つのは永久磁石をもつPM形とHB形。VR形は保たない
位置センサがないと位置決めできない	パルスの数で角度が決まるので、センサなしで位置決めできる（オープンループ）
脱調しても位置はずれない	脱調するとステップを飛ばすので、パルスの数と実際の角度がずれる