ステッピングモータとは？初心者が知っておくべき基本と使い方ガイド共起語・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）

ステッピングモータとは何か

ステッピングモータは電気のパルス信号に合わせて1ステップずつ回転する回転機械です。通常のモータが連続的に回るのに対して、ステッピングモータは回転角度を細かく分割して「何度動くか」を決められます。これにより位置決めを機械的に行うのが得意です。

仕組み

内部はステータとロータという2つの部分から構成され、ステータには複数のコイルが並んでいます。コイルに電流を流すと磁場が生まれ、ロータが一定の角度だけ動きます。ここで重要なのが ステップ角 という1ステップの回転角です。一般的には 1.8 度や 0.9 度などがあり、これを並べると非常に細かな角度制御が可能になります。

動かし方

モータを動かすにはドライバと呼ばれる装置を使い、パルス信号をステップ信号と方向信号として送ります。ステップ信号を1つずつ増やすとロータが1ステップ動き、方向信号で回転の向きを決めます。マイクロステッピングという技術を使うと、1ステップをさらに細かく分割して滑らかな動きに近づけられます。

メリットとデメリット

正確な位置決めと低速時の高トルクが大きな魅力です。機械の位置をセンサなしで決められることも多いです。一方で欠点としては大きな回転速度でのトルク低下、共振現象による振動、配線やドライバの制約などが挙げられます。

用途の例

3Dプリンタの押し出し機構、CNC機械の位置決め、ロボットの関節部分、カメラのパン・チルトなど、正確な位置決めを要求する場面でよく使われます。

選び方のポイント

回転速度よりも位置の精度を重視する場合はステップ角が細かいものを選ぶと良いです。保持トルク、動作温度範囲、電源電圧、ドライバの種類を確認しましょう。

よくあるスペック表

<th>項目

説明	例
ステップ角	1ステップあたりの回転角	1.8
保持トルク	電源を切ってもモータを保持する力	0.4
定格電流	コイルに流すべき最大電流	1.2
対応電圧	ドライバの電源電圧	12

実務のコツ

実務では加速と減速の曲線を意識します。急な停止は機械やドライバを傷つけることがあるため、適切なサイン波形を使い、オーバーゲインを避けることが大切です。冷却が必要な場合はモータやドライバの温度を監視し、過熱を防ぎます。

よくある誤解

すべての場面で常に最高トルクが出ると考える人がいますが、トルクは回転速度と温度に左右されます。高速域ではトルクが落ちることが普通です。

まとめ

ステッピングモータは機械の位置決めを安価に実現できる部品です。仕組みを理解し適切なドライバと組み合わせることで、精度の高い動作を安定して実現できます。

ステッピングモータの同意語

ステッピングモータ: 回転を一定角度ずつ刻む電動機。パルス信号の入力で位置を正確に決められるのが特徴。
ステッピングモーター: 回転を一定角度ずつ刻む電動機。表記の違いによる同義語。
ステップモータ: 回転をステップ状に進める電動機。略称としてよく使われる。
ステップモーター: 回転をステップ状に進める電動機。略称・表記の違いによる同義語。
ステップ駆動モータ: ステップ信号によって駆動する電動機。正確な位置決めが必要な機構で用いられる。
ステップ駆動モーター: ステップ信号によって駆動する電動機。位置決め制御に適用される。
ステップ駆動型モータ: 駆動方式がステップの型の電動機。表現として用いられることがある。
ステップ駆動型モーター: 駆動方式がステップの型の電動機。意味はステップ駆動モータと同じ。
ステップ式モータ: ステップ方式で駆動する電動機。基本的にはステッピングモータと同義。
ステップ式モーター: ステップ方式で駆動する電動機。表記の違いによる同義語。

ステッピングモータの対義語・反対語

連続回転モータ: ステッピングモータは角度を離散的なステップで動かしますが、連続回転モータは滑らかに連続して回転します。代表例にはDCモータやACモータがあり、角度を刻みなく動かす用途に適しています。
DCモータ（直流モータ）: 直流電源で駆動し、回転を段階的に制御するのではなく連続的に回すことができます。ステップ動作より滑らかな回転を得意とします。
AC誘導モータ: 交流電源で動作するモータで、一般に連続的な回転を得意とし、ステップ動作はほとんどありません。
サーボモータ: 閉ループ制御を用いて正確な位置・速度を追従するモータ。ステッピングモータのオープンループ的性質とは対照的に、フィードバックで制御します。
BLDCモータ（ブラシレスDCモータ）: ブラシレス構造で、滑らかな連続回転と高効率・高速性を実現します。ステッピングモータと比べて連続運動の得意分野です。
リニアモータ: 回転ではなく直線運動を直接生み出すモータ。ステッピングモータのような回転ステップを持たず、直線的な動作を連続で行います。

ステッピングモータの共起語

ユニポーラステッピングモータ: コイルを2つの極性で励磁する方式。配線が比較的簡単で低コストだが、バイポーラに比べて得られるトルクは小さめになることがあります。
バイポーラステッピングモータ: コイルを2相で反転させて駆動する方式。高いトルクと効率を得やすい反面、配線が複雑で専用ドライバが必要になることがあります。
ハイブリッドステッピングモータ: 最も一般的なタイプで解像度とトルクのバランスが良い。1.8度や0.9度のステップ角を持つことが多いです。
ステッピングドライバ: モータを駆動する電子回路。パルス信号と方向信号を受け取り、コイルを順次励磁します。
マイクロステップ: ステップを細かく分割して滑らかな回転を実現する機能。解像度は上がりますが実位置は必ずしもパルス数と完全には一致しません。
ステップパルス: 1ステップを指示する短い信号。方向信号と組み合わせて回転方向を決定します。
方向信号: モータの回転方向を指示する信号。一般的には DIR という名称が使われます。
開ループ: 位置検知を行わず入力パルス数だけで制御する方式。コストは低いですが位置ズレが発生しやすいです。
クローズドループ: センサーで回転位置を検知して誤差を補正する制御方式。エンコーダ付きステッピングで用いられます。
エンコーダ付きステッピング: 外部エンコーダにより位置を検出して補正する構成です。
3Dプリンタ: 位置決めの正確さが重要な代表的な用途のひとつ。家庭用から産業用まで幅広く用いられます。
CNC機械: 工作機械の位置決めにも広く使われる。高精度が求められる場面で選ばれます。
ロボット: 小型ロボットの駆動機構として利用されることが多いです。
保持トルク: モータが停止していても軸を保持する力。高精度な位置決めには重要です。
解像度: 1ステップあたりの角度の細かさ。高解像度ほど細かな位置決めが可能です。
ステップ角: 1ステップの回転角。代表例は 1.8 度や 0.9 度です。
0.9度: 0.9 度のステップ角は高解像度を示す代表的な値です。
1.8度: 代表的な標準ステップ角。多くのモータで用いられます。
フルステップ: 1ステップでコイルを順番に励磁して駆動します。
ハーフステップ: 1ステップを2分割して励磁する中間的な駆動。滑らかさが増します。
マイクロステップ駆動: ステップをさらに細かく分割して駆動する方式。滑らかな動作と高解像度を両立します。
電流制限: ドライバで設定するコイルの最大電流。過電流を避けつつ適切なトルクを得るために重要です。
電源要件: 適切な電圧と電流を供給するための仕様。モータとドライバの組み合わせで決まります。
熱設計: 長時間の連続駆動時の発熱を放熱で管理する設計が必要です。
低速トルク: 低速域で安定して発生するトルクのこと。位置決めの安定性に影響します。
静音性: 駆動音を抑える工夫の有無。特に静音ドライバで効果が出ます。
用途例: 3DプリンタやCNC機械、ロボット等の位置決め機構で広く用いられます。