駆動モーターとは? 初心者向けにしくみと使いどころを解説共起語・同意語・対義語も併せて解説!

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駆動モーターとは? 初心者向けにしくみと使いどころを解説共起語・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)


駆動モーターとは何か

駆動モーターとは、機械を動かすためのエネルギーを回転運動に変える部品のことです。電気の力を使って、物の動きを作り出す役割を担います。家庭の電化製品から自動車、工場のロボット、さらには小さな玩具まで、身の回りの多くの場面で活躍しています。

どういうときに使われるのか

私たちの生活の中で、何かを動かしたいときには多くの場面で駆動モーターが働きます。例えば扇風機の羽を回したり、掃除機(関連記事:アマゾンの【コードレス 掃除機】のセール情報まとめ!【毎日更新中】)でゴミを吸い上げたり、ドローンを空中で飛ばしたりします。自動車のエンジンの代わりにはならないものの、電動化された機械の「心臓」のような役割を果たします。

仕組みの基本

電気を入れると磁石とコイルの力で回転が生まれ、それを機械の軸へ伝える仕組みです。基本的にはトルク回転数を調整して動きを決めます。モーターの性能はこの二つの要素で決まり、用途に応じて適切な組み合わせを選びます。回転の方向は電気の流れの向きや制御信号で変えることができます。

トルクと回転数
トルクは回す力の強さ、回転数は1分間の回転数を指します。ある作業には大きなトルクが必要で、別の作業には高速回転が適しています。
制御と安定性
速度や方向は電圧・電流・ドライバと呼ばれる回路で調整します。安定して回し続けるためには負荷の変化にも対応できる制御が重要です。

主な種類と特徴

駆動モーターにはいくつかの代表的なタイプがあります。以下の表は基本的な違いを比べるのに役立ちます。

種類仕組みのポイント長所短所用途
ブラシ付き直流モーター電源を入れると回転開始。内部のブラシとコミュテータが触れて動作シンプルで安価、トルクが出やすいブラシの摩耗があり定期的なメンテが必要、長時間の高効率には向かない場合がある家庭用機器、玩具、小型機械
ブラシレスDCモーターセンサと電子回路で回転を制御。ブラシがない分摩耗が少ない高効率・長寿命・静かな動作コントローラが複雑で設計が難しいドローン、RCカー、PC冷却ファン、精密機器
ステッピングモーター1つずつ角度を刻んで回る位置決めが正確で制御がしやすい振動が出やすく、回り始めと止まりに時間がかかることがある3Dプリンタ、ロボットの正確な動作

選び方のコツ

用途をはっきりさせ、必要なトルクと回転数の組み合わせを決めた上で選びましょう。電源の種類と制御方法も確認します。予算が限られている場合は、まず安価なモーターとドライバの組み合わせで動作を試し、必要に応じてグレードアップするのがおすすめです。

安全とメンテナンス

モーターは高温になることがあります。過熱を避けるために適切な冷却や通風を確保し、連続運転の時間や負荷を守りましょう。内部の部品は摩耗しますので、定期点検と清掃、必要に応じた交換を行います。結露や水分にも注意し、保護ケースを使うと安全性が高まります。

使い方の基本手順

初めて駆動モーターを使う場合は、以下の点を頭に入れておくと良いです。まず使用目的をはっきりさせ、適切なモーター種別と出力を選びます。配線は正しく行い、極性を間違えると逆回転することがあります。回転の向きを変えるには制御信号を変更します。運転中は温度と振動を観察し、異常を感じたらすぐ停止して原因を調べましょう。

まとめ

駆動モーターは機械を動かす心臓のような存在です。仕組みと代表的な種類を理解することで、身の回りの製品や自作の機械の理解が深まります。正しいモーターを選び、適切に使い、定期的にメンテナンスを行えば、安全で長く使えるようになります。


駆動モーターの同意語

ライブモーター
車両や機械の駆動を直接担うモーター。車輪を回す主動力として用いられる部品を指します。
推進モーター
推進力を生むモーター。船舶・機械・ロボットの移動系に使われることが多い。
動力モーター
機械を動かす動力源として用いられるモーター。用途は広く、駆動用モーターの総称として使われることもあります。
電動モーター
電気エネルギーを機械的回転力に変換するモーター。家庭用・産業用を問わず一般的に使われます。
電動機
電力を動力へ変換する機械の総称。駆動モーターの同義語として使われることがあります。
車両用モーター
車両の駆動を担うモーター。電動車両の主要な駆動源として用いられます。
走行モーター
車両の走行を担当するモーター。特にEVなどで車輪を回す役割を果たします。
車輪駆動モーター
車輪を直接回す役割を担うモーター。四輪車などで用いられる場合があります。
駆動ユニット
モーター、ギアボックス、制御装置などを組み合わせた駆動機構の集約体。駆動系の部品セットを指します。
ドライブユニット
英語 drive unit の和訳。駆動系のユニット全体を指す場合があります。
推進ユニット
推進を担うモーターと駆動機構のセット。船舶・ロボット分野などで使われることがあります。

駆動モーターの対義語・反対語

停止モーター
駆動を停止しており、動力を供給しないモーター。機械の運転を一時的に止めたいときに使われる状態を指します。
非駆動モーター
自ら駆動力を生み出さず、別の動力源で駆動されるモーター。自立して駆動を担わないモードのモーター。
従動モーター
他のモーターや機構に従って回転するモーター。自前の駆動を持たず、出力を受けて動くことが前提です。
発電機
モーターと逆のエネルギー変換を行う装置。電気エネルギーを生み出し、回転運動を機械的動力へ変換する。
受動モーター
外部の力により動くことが多く、自ら動力を生み出さないモーター。能動的駆動の対になる概念として使われることがあります。
主駆動モーター
システムの主要な駆動源として使われるモーター。対義として従動モーターと対比されることがある。

駆動モーターの共起語

直流モーター
直流電源で駆動するモーター。速度は印加電圧で制御しやすい。
ブラシレスDCモーター
ブラシと整流子がなく高効率・長寿命のDCモーター。通常はセンサーと制御回路が必要。
ステッピングモーター
一定の角度単位で動くモーター。高精度な位置決めが得意。
サーボモーター
内蔵センサと制御機構を持ち、正確な定位・速度制御が可能なモーター。
永磁モーター
永久磁石を用いたモーター。高効率・小型化が特徴。
モータドライバ
モーターを動かすための電力と信号を供給する駆動回路・モジュール。
ドライバ回路
モーターの電流・電圧を適切に制御する回路。
エンコーダ
回転位置・速度を検出するセンサー。制御のフィードバックに用いられる。
減速機
出力回転数を下げてトルクを増やすギア装置。
ギアボックス
減速機と同義。複数段で減速することもある。
トルク
モーターが発生させる回転力。
回転数
モーターの回転の速さを示す指標。通常はRPMで表される。
速度制御
モーターの回転速度を目標値に合わせる制御。
位置決め
特定の角度・位置へ正確に動かす制御。
PWM
パルス幅変調。平均電圧を調整して速度を制御する手法。
PID制御
比例・積分・微分を組み合わせた代表的な制御アルゴリズム
バックEMF(逆起電力)
モーターが回転する時に発生する電圧。制御と保護の根拠になる。
過負荷保護
過大な負荷時に電流を抑える保護機能。
過電流保護
過大な電流を検知して遮断する保護機能。
発熱
動作に伴う熱の発生。過熱は性能低下や故障の原因になる。
発熱対策
放熱板・ファン・冷却設計など熱を逃がす工夫。
効率
入力電力に対する機械的出力の割合。高効率ほど省エネ
騒音
動作時の音の大きさ。設計次第で低減できる。
冷却
空冷・水冷などの熱を取り除く方法。
電源供給
モーターへ安定した電力を供給する電源の仕様・品質。
制御系
モーター制御を実現するハードとソフトの総称。
産業機械
工場の機械設備での実用例。
ロボット
ロボットの駆動部として頻繁に用いられる。
CNC機械
数値制御工作機械での使用例
3Dプリンター
3Dプリンタの動作軸を駆動する用途。
センサレス制御
センサーなしでモーターを駆動・制御する方式。

駆動モーターの関連用語

DCモーター
直流を供給して回転するモーター。速度は印加電圧で調整しやすく、制御が比較的簡単な点が特徴です。
ACモーター
交流電源で作動するモーター。高効率・大出力・安定性に優れ、工場などの現場で広く使われます。
ブラシレスDCモーター(BLDC)
ブラシとコミュテータを使わずに回転させるDCモーター。長寿命・高効率・低騒音が特長です。
サーボモーター
高精度な位置決め・速度制御を前提としたモーター。エンコーダなどのフィードバック機能を組み合わせて使用します。
ステッピングモーター
角度を一定のステップごとに回転させるモーター。位置決めが容易で、拍動制御に向いています。
三相モーター
三つの相を用いるモーター。滑らかな運転と大出力が特徴で、産業機械でよく使われます。
単相モーター
単一の交流相で駆動するモーター。構造がシンプルでコストが低い一方、補助機構が必要な場合があります。
モータードライバー
モーターを動かすための制御・駆動回路。信号を増幅してコイルへ供給します。
インバーター(VFD)
可変周波数ドライブ。ACモーターの回転数を周波数で制御し、省エネ運転を実現します。
減速機(ギアボックス)
モーターの出力を減速させて大きなトルクを引き出す機械部品。
減速比
入力回転数と出力回転数の比。大きいほど出力トルクが増えやすくなります。
トルク
モーターが発生する回転に対する抵抗力のこと。数値が大きいほど負荷を押し上げられます。
回転数(RPM)
1分間あたりの回転数。速度の指標として広く使われます。
出力(ワット/馬力)
モーターが機械へ提供する仕事量の指標。効率と直結します。
効率
入力電力と機械的出力の比。高効率はエネルギー消費を抑えます。
起動トルク
モーター起動時に必要とされる最大トルク。始動性に影響します。
連続運転トルク
長時間連続して維持できる安定トルク。
定格電圧
モーターが安全に動作する電圧の範囲。
星形結線
三相モーターを起動・動作させる際の結線条件の一つ。起動時に使われることがあります。
三角結線
別の結線条件。高負荷時や定格運転時に使われることがあります。
起動方式
直接起動、星-三角起動、インバータ起動など、起動時の制御方法の総称。
速度制御(V/F制御・ベクトル制御)
モーターの回転速度を調整する制御手法。V/Fは基本、ベクトル制御はより精密。
エンコーダ
回転位置や速度を検出するセンサー。位置決めや速度制御のフィードバックに用いられます。
フィードバック
実際の状態を測定して制御へ戻す情報の流れ。
クローズドループ(閉ループ制御)
センサからのフィードバックを使って目標値へ追従させる制御方式。
オープンループ(開ループ制御)
フィードバックを使わずに出力を決定する制御方式。構造が簡易です。
保護機能
過電流・過熱・過負荷などの異常を防ぐ機能全般。
過負荷保護
荷重が過剰になった際にモーターを保護する機構。
過電流保護
電流が過大にならないようにする安全機構。
過熱保護
温度が上がりすぎないようにする安全機構
耐熱定格
連続運転が想定される温度範囲の規定。
冷却方式
モーターを冷却する方法。ファン、空冷、液冷など。
IP等級
防塵・防水性能を示す等級。設置環境に応じて選定します。
振動・騒音
運転時の振動量と音の大きさ。使用環境に応じて配慮が必要です。
容量選定
負荷に適したモーター容量を選ぶ作業。トルク・速度・負荷曲線を基に決定します。
負荷特性
負荷がトルク・速度にどう影響するかの特性。設計時に重要です。
寿命・信頼性
長期使用に耐える設計と部品の信頼性の指標。

駆動モーターのおすすめ参考サイト


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