コギングトルク・とは？初心者にも分かる、仕組みと対策をやさしく解説共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

コギングトルク・とは？

コギングトルクは、電動機の出力トルクに現れる小さな段差のことです。主な原因は磁石とステータの歯の間の相互作用で、モーターが回るときに微妙な“引っかかり”を感じさせます。ここでは初心者にも分かる言葉で解説します。

どうして起こるのか

永久磁石を持つ回転子と、鉄心に並ぶステータの歯の間には微妙な隙間があります。スロットと磁極の位置関係がちょうどよく重ならないと、磁力が一定に働かず、回転のある特定の角度で力が強まることがあります。この力の差が、コギングトルクとして感じられるのです。

コギングトルクの大きさは、スロット数と磁極数の組み合わせ、磁石の形状、空気ギャップ、巻線の配置などで決まります。整数倍の関係に近い設計だと、トルクリップが強く出ることがあります。

影響と意味

小さなトルクの揺れは、低速域の動作を不安定にしたり、位置決めを難しくしたりします。特にロボットや無人機のように正確な動きが求められる場面では問題になることがあります。

対策と設計の工夫

実務では、以下のような工夫でコギングトルクを抑えることが多いです。

現れ方	回転中に小さな段差として感じられる
原因	スロットと磁極の位置関係、歯と磁石の相互作用
影響	低速域の滑らかさ低下、位置決めの難易度上昇
対策	スロット数と磁極数の適切な設計、ローターのスキュー、部分スロット長の採用、磁石形状の改良、巻線設計の工夫

これらの対策は用途に応じて組み合わせて用います。設計段階での検討と、試作機での検証を通じて、コギングトルクを人間の感覚に近い滑らかな回転へと導きます。

結論として、コギングトルク自体は避けられないこともありますが、適切な設計と制御で十分に抑えることが可能です。初心者の方はまず概念を理解し、次に用途に合わせた最適解を設計現場で探していくと良いでしょう。

コギングトルクの同意語

コギングトルク: 定子の歯とロータの磁極の噛み合わせにより生じる周期的なトルクの変動成分。モータの回転時に感じるトルクリップの一種として説明される最も一般的な名称。
コギング: コギングトルクを引き起こす現象そのもの、またはその現象を指す略称。定子歯とロータ磁極の整列によって生じるトルクの変動を指す語。
コグトルク: コギングトルクの別表記・略語。文献や技術資料によって使われる表記の一つ。
歯車噛み合いトルク: 定子の歯とロータの磁極の噛み合わせによって発生するトルクの変動を表す表現。コギングトルクの直訳的表現として用いられることがある。
コギング現象によるトルク変動: コギング現象が原因で生じるトルクの周期的な変動を指す表現。
コギング現象: コギング現象そのもの。定子歯とロータ磁極の整列に伴うトルクの変動を指す総称。

コギングトルクの対義語・反対語

無コギングトルク: コギングトルクが全く発生しない状態。磁気と槽の干渉を抑え、回転がスムーズでトルク波形が安定していることを指します。
コギングトルクゼロ: コギングトルクがゼロであることを示す表現。無コギングと同義に用いられることが多い言い換えです。
滑らかなトルク: トルクの変動が小さく、回転がギクシャクせずに滑らかに保たれている状態を指します。
均一トルク: 時間・位置にかかわらずトルクが一定に近い状態。トルクリップを抑え、安定した駆動を実現します。
平滑トルク: トルクの波形が平坦で、突発的なピークや谷が少ない状態を表します。
トルクリップなし: コギングトルクの原因となるリップ（段差）を抑え、トルク波形にリップが生じない設計・制御を指します。
コギングトルク抑制設計: コギングトルクを抑えることを目的とした設計思想・手法全般を指します。

コギングトルクの共起語

コギングトルク: 永久磁石モーターなどで、ローターの歯と定子の歯の磁気的相互作用により、一定の角度で発生するトルクの変動。位置によって強くなることが特徴です。
トルクリップ: コギングトルクが原因で起こるトルクの周期的な振れ幅のこと。ノイズや振動の原因になります。
永久磁石モーター: ローターに永久磁石を使うモーターの総称。コギングトルクの影響を受けやすい特徴があります。
BLDC: ブラシレス直流モーターの略。高効率だが、高精度の設計が求められ、コギングの低減が課題になることがあります。
PMSM: Permanent Magnet Synchronous Motorの略。永久磁石を用いる同期モーターで、コギング対策が重要です。
ローター: モーターの回転体。歯と磁石の配置がコギングに直結します。
ステータ: 回転を支える固定部。定子の歯と磁場の設計がコギングの大きさに影響します。
スロット数: 定子に設けられた歯（スロット）の数。組み合わせ次第でコギングの発生しやすさが変わります。
歯数比: ローターの歯数と定子の歯数の比。最適な比を選ぶとコギングを抑えやすくなります。
歯形: 歯の形状。丸みを帯びた形や頂点の角度などを変えることでコギングを和らげます。
スロット配置: 定子スロットの並び方。対称性が高いほどコギングの周期性を均す効果があります。
スロットピッチ: 隣接スロットの角度間隔。微細なピッチの選択でトルクリップを低減できます。
空気ギャップ: ローターと定子の間の気体の隙間。磁気回路の特性とコギングの強さに影響します。
磁束密度: 磁場の強さを示す指標。適切な密度がコギングを抑える設計に寄与します。
磁気回路: 磁束が流れる道の全体設計。対称性と均一性を保つことがコギング低減の基本です。
定子コア: 定子の鉄芯部分。形状を工夫することでコギングの発生を抑えられます。
NdFeB磁石: ネオジム鉄磁石の略称。高い磁力を持つが温度依存性に注意が必要です。
ネオジム磁石: NdFeB磁石の別名。高い磁束密度を提供します。
FEM解析: 有限要素法を用いた電磁・機械特性の解析手法。コギングトルクの評価・低減の設計に活用します。
対策: コギングトルクを抑えるための手法全般。設計・材料・製造の工夫を含みます。
設計最適化: 歯形・スロット配置・ギャップなどを最適化してコギングを減らす工程。
振動: コギングトルクが原因で起こる機械的振動。耐久性や快適性に影響します。
ノイズ: 駆動音として現れる音。トルクリップが原因となることが多いです。
温度影響: 温度が上がると磁石の特性が変わり、コギングの大きさやノイズが変わることがあります。
磁気抵抗トルク: 磁気回路の相互作用のうち、磁気抵抗の違いから生じる追加のトルク成分。コギングの一部として扱われることがあります。
歯先丸め: 歯の先端を丸める加工を施す設計手法。コギングのピークを抑える効果があります。

コギングトルクの関連用語

コギングトルク: 永久磁石モータにおいて、ステータのスロットとロータ磁極が干渉することで回転角に対して周期的に現れるトルクの揺れ。BLDCモータやステッピングモータで特に顕著で、低速域の滑らかな回転を妨げます。
コギング: コギングトルクを生み出す現象そのもの。ロータ磁極がステータのスロット壁に引っかかるような力が働く状態を指します。
ステータのスロット: 固定子鉄心に設けられた溝（スロット）のこと。磁極が通過するたびに磁路が変化してコギングの主な原因になります。
スロット数: 固定子のスロット総数。多いと分散性が高まりコギングを抑えやすい場合がありますが、設計次第で振幅は変わります。
ポールペア数: ロータの磁極の対の数（ポールペア数）。コギングの大きさと波形に影響します。
ステータと磁極の干渉: 固定子のスロットとロータ磁極の相互作用のこと。干渉が強いほどコギングトルクが発生しやすくなります。
リラクタンス・トルク: 磁気回路の相対透磁抵抗の変化によって生じるトルク。コギングトルクと組み合わせてトルクリップの原因になることがあります。
トルクリップ: 回転中のトルク波形の周期的・非線形な揺れ。コギングトルクはその一部として現れます。
電気角: 回転角を電気的な周期で表した角度。コギングは主にこの電気角の定位で現れやすいです。
機械角: 実際のロータ回転角度。電気角と対応づけて考えると理解が深まります。
非対称スロット配置: スロット幅や間隔を均等にせず配置する設計手法。周期的なコギングを分散させ、抑制する効果があります。
対策・設計手法: コギングを抑える設計方針の総称。スロット数と磁極数の工夫、非対称スロット配置、スロット幅の最適化、材料選定・ラミネーション、駆動波形の工夫などを含みます。
測定・評価: トルク波形を測定してコギングの大きさを定量化します。低速域のピークトルクやトルクリップを評価するのが基本です。
永久磁石: コギングの起点となる磁石。NdFeBやSmCoなど、高い磁気エネルギー積を持つ磁石が用いられます。
BLDCモータ: ブラシレスDCモータの略称。コギングはBLDCモータの設計・運用上の重要な考慮点です。
ステッピングモータ: 角度をステップ単位で制御するモータ。コギングトルクが特に目立ちやすく、位置決め精度へ影響します。