サーボモータとステッピングモータの選択は、いくつかの設計要素のバランスを取ることを含む大きな課題になる可能性があります。 コストの考慮事項、トルク、速度、加速、および駆動回路はすべて、お客様のアプリケーションに最適なモーターを選択する上で重要な役割を果たします。
ステッパとサーボモータの基本的な違い
ステッパとサーボモータは、基本的な構成と制御方法の2つの重要な点で異なります。 ステッピングモータは、永久磁石または電流（典型的には50〜100極）のいずれかによって生成された多数の磁極、すなわち磁極対の南北磁極を有する。 これと比較して、サーボモータの極数は少なく、多くの場合4〜12です。 各ポールは、モーターシャフトの自然な停止点を提供します。 より多くの極があればステッピングモータは各極間を正確かつ正確に移動することができ、多くの用途で位置フィードバックなしにステッパを動作させることができます。 サーボモータは、特に正確な動作が要求される場合には、モータシャフトの位置を追跡するために位置エンコーダを必要とすることが多い。
ステッピングモータを正確な位置に駆動することは、サーボモータを駆動するよりもずっと簡単です。 ステッピングモーターでは、1つの駆動パルスにより、1つの磁極から次の磁極へモーターシャフトが1ステップ移動します。 所定のモータのステップサイズは一定の回転量で固定されているので、正確な位置への移動は単に正しいパルス数を送ることに過ぎない。 対照的に、サーボモータは、現在のエンコーダ位置と指令された位置との差と、正しい位置に移動するために必要な電流とを読み取る。 今日のデジタルエレクトロニクスでは、 ステッピングモータはサーボモータよりも制御がはるかに容易です。
ステッパーの利点
ステッピングモータは、より多くの磁極数を超えてサーボモータよりも優れた駆動制御機能を提供します。 ステッピングモータの設計は、モータに電力を供給する必要なしに、一定の保持トルクを提供する。 低速でのステッピングモータのトルクは、同じサイズのサーボモータよりも大きい。 ステッピングモータの最大の利点の1つは、コストと可用性が比較的低いことです。
サーボの利点
高速かつ高トルクが必要な用途では、サーボモータが輝きます。 ステッパーモーターは2,000 RPMの速度でピークに達しますが、サーボモーターは何倍も高速に使用できます。 サーボモータもトルク定格を高速で維持しており、定格トルクの90％までがサーボから高速で得られます。 サーボモータは、80〜90％の効率でステッピングモータより効率的です。 サーボモータは、定格トルクの約2倍を短時間供給することができ、必要なときに引き出す能力を十分に発揮します。 さらに、サーボモータは、ACおよびDCドライブでかなり利用可能であり、振動したり、共振の問題を抱えたりしません。
ステッパーの制限
これらの利点のすべてについて、 ステッパーモーターにはいくつかの制限があり、用途に応じて重要な実装と操作の問題を引き起こす可能性があります。 ステッパーモーターには予備電源はありません。 実際、ステッピングモータは最大のドライバ速度に近づくにつれてトルクが大幅に失われます。 最大速度の90％における定格トルクの80％の損失が典型的です。 ステッピングモータは、負荷を加速する際にサーボモータほど良くはありません。 ステッパが次の駆動パルスの前に次のステップに移動するのに十分なトルクを発生できない場合には、負荷をあまりにも速く加速しようとすると、ステップがスキップされ、位置が失われます。 位置精度が重要な場合は、モーターの負荷がトルクを超えてはならないか、位置精度を確保するためにステッピングモータを位置エンコーダと組み合わせる必要があります。 ステッパモータは、振動および共振の問題も抱えている。 負荷のダイナミクスに部分的に依存する特定の速度では、 ステッピングモーターは共振に入り 、負荷を駆動することができません。
これにより、ステップがスキップされ、モータが停止し、振動や騒音が大きくなります。
サーボの制限
サーボモータはステッピングモータよりも多くの電力を供給することができますが、正確な位置決めのためにははるかに複雑な駆動回路と位置フィードバックを必要とします。 サーボモータはステッピングモータよりもはるかに高価であり、見つけにくいことがあります。 サーボモータは、ギアボックスを必要とすることが多く、特に低速動作のために必要です。 ギアボックスと位置エンコーダが必要なため、サーボモータの設計は機械的に複雑になり、システムのメンテナンス要件が増加します。 サーボモータは、位置エンコーダのコストを追加する前にステッピングモータよりも高価です。
概要
アプリケーションに最適なモーターを選択するかどうかは、コスト、位置精度要件、トルク要件、ドライブ電力の可用性、および加速要件など、システムのいくつかの重要な設計基準によって決まります。 全体として、サーボモータは高速、高トルク用途に最適ですが、 ステッピングモータは、低加速度、高保持トルク用途に適しています。