ギアモーターとステッピングモーターの違い、選択ガイド、小型ギアモーターの仕様

で ギアモーター ステッピングモーターとの比較、簡単に言うと次のとおりです。 連続回転のために低速で高い安定したトルクが必要な場合はギア モーターを選択し、正確で再現性のある位置決めが必要な場合はステッピング モーターを選択します。 。ギア モーターは、標準モーターとギアボックスを組み合わせて、機械的にトルクを増大させ、出力速度を低下させます。一方、ステッピング モーターは、電気パルスによって直接制御される固定の個別の角度増分で動きます。ギアボックスは必要ありませんが、追加のトルクを得るためにギアボックスを追加することはできます。あ 小型ギアモーター は、同じトルク増大原理を、ドアロック、カメラジンバル、ロボット工学などの小型デバイス向けの小型スケール (一般に直径 6 mm ～ 42 mm) に適用します。以下では、各モータータイプが実際にどのように動作するかを詳細に説明し、実際の性能のトレードオフを比較し、小型ギアモーターを指定する際に何に注意すべきかを説明します。

ギアモーターの仕組み

ギア モーターは、出力シャフトに直接取り付けられたギアボックスまたはギア減速システムと組み合わされた標準の AC または DC モーターです。ギアボックスはトルク倍増器として機能します。小型で効率的なモーターは高速かつ弱く回転し、ギアはその速度と引き換えに力を交換し、大幅に大きなトルクで押したり引いたりしながら、最終出力シャフトの回転を遅くします。

この設計により、ギア モーターは、正確な停止点ではなく持続的な回転力を必要とするアプリケーションのデフォルトの選択肢になります。コンベア ベルト、エレベーター、電気自動車のドライブトレイン、および一般産業機械はすべて、このトルクと速度のトレードオフに依存しています。

ギア モーターで使用される一般的なギアボックスのタイプは次のとおりです。

• 平歯車減速機 — 中程度のトルクと速度のニーズに対応する、シンプル、効率的、コスト効率の高い製品
• ヘリカルギアボックス — 角度の付いた歯により、高負荷下でもよりスムーズで静かな動作が得られます
• 遊星歯車装置 — 非常にコンパクトで優れたトルク密度を備え、スペースが限られている場合に一般的
• ウォームギアボックス — 非常に高い減速比を実現し、バックドライブできないため、自然な保持力またはブレーキ効果が得られます。

ステッピングモーターの仕組み

ステッピング モーターは、1 回転を一定数の等しいステップに分割し、連続的かつスムーズに回転するのではなく、シャフトを離散的で正確な角度増分で移動させるタイプのモーターです。 標準の 1.8 度ステッピング モーターは、1 回転あたり 200 のフル ステップを完了します そして、各ステップを電子的に細分化するマイクロステッピングを使用すると、その解像度をさらに洗練することができます。

ステッピング モーターは電気パルスをカウントすることによって位置が直接制御されるため、開ループ システムで正確な位置決めを実現できます。つまり、シャフトがどこを向いているかを知るために必ずしもエンコーダーやフィードバック センサーを必要としません。これが、生の回転力よりも正確で再現性のある動きが重要な 3D プリンター、CNC マシン、自動ディスペンサーなどの機器に標準採用されている主な理由です。

また、ステッピング モーターは、停止時に強力な保持トルクを提供し、負荷がかかってもシャフトがドリフトすることなく所定の位置にロックされた状態を維持します。これは、動作の間に固定する必要があるロボット アームのジョイントなどの用途に役立ちます。

ギアモーターとステッピングモーター: 直接比較

以下の表は、どのモーター タイプが特定の設計に適しているかを決定する実際的な違いをまとめたものです。

ギア モーターには、指定する前に知っておく価値のある機械的な特徴もあります。 ギアのバックラッシュ (噛み合うギアの歯の間のわずかな遊び) は通常 0.5 ～ 3 度です。 これは、位置に敏感なアプリケーションではわずかな精度の損失につながる可能性があります。ステッピング モーターのダイレクト ドライブ設計は、この問題を完全に回避します。これが、位置決めが重要な機器でステッピング モーターが主流である理由の 1 つです。

各モータータイプを選択する場合

モーターをジョブに適合させるには、通常、アプリケーションは力を入れて何かを動かす必要があるのか、それとも何かを正確に配置する必要があるのかという 1 つの質問に答えることになります。

ギヤモータを選択する場合

• コンベア、エレベータ、重機など、低速連続速度で高トルクが必要なアプリケーション
• 負荷が大きく、実際の引っ張ったり押したりする力よりも正確な停止位置が重要です。
• このメカニズムは、個別に開始および停止するのではなく、継続的に実行されます。

ステッピングモーターを選択する場合

• 正確で再現性のある位置決めが最優先 - 3D プリンター、CNC カッティング ヘッド、カメラ フォーカス メカニズム
• この設計ではオープンループ制御のメリットが得られ、エンコーダの追加コストと複雑さを回避できます。
• シャフトは負荷がかかっても、動作間でドリフトすることなく、固定位置を保持する必要があります。

一部の設計では、ギア付きステッピング モーターを使用して、両方の長所を活用しています。ギア減速後の出力シャフトでの各モーター ステップがより小さい角度に対応するようになるため、ギアボックスはステッパーのネイティブ トルクを増大させると同時に、実効ステップ分解能も向上させます。

小型ギアモーターの定義

小型ギア モーターは、同じモーターとギアボックスの原理を小型スケールで適用し、トルクと物理的設置面積の両方が重要な用途向けに構築されています。メーカーは通常、さまざまな小型ギアモーターを提供しています。 外径約6mm～42mm 、定格電圧は通常 2V ～ 24V DC で、出力速度は選択したギア比に応じて約 5 RPM から最大 2,000 RPM までです。

その範囲の最小値である 6 mm ギア モーターの重さはわずか 1 グラムを超え、小型ロボット、カメラ ジンバル、自動ドア ロックとしては十分な軽さでありながら、裸のモーターが単独で供給できるトルクをはるかに超えてトルクを増大させます。たとえば、代表的なマイクロ プラネタリー ユニットは、8 ～ 10 mm のモーターと約 10 mm のギアボックスを組み合わせて 1:171 の減速比を生み出します。これは、小さなパッケージから非常に低速で高トルクの出力が必要な場合に役立ちます。

小型ギアモーターのギアボックスの材質と比率の選択

小型ギアモーターを決定したら、ギアの材質と減速比の高さという 2 つの仕様の選択が最も重要になります。

1. プラスチックギア より軽量で、より静かで、よりコスト効率が高く、家庭用電化製品、玩具、デューティ サイクルが制限された軽量機構に適しています。
2. メタルギア より大きな力を伝達し、同じ荷重下での寿命が大幅に長くなります。通常、同等のプラスチック製ギアボックスの耐用年数は 2 ～ 3 倍であり、要求の厳しい用途や連続使用用途に適しています。
3. 金属とプラスチックの混合ギアボックス 中間点を提供し、高速回転する入力段にはプラスチックを使用してノイズを低減し、高トルクの出力段には金属を使用することがよくあります。
4. ギア比を高くすると、最大速度と引き換えにトルクが増大します。同じベース モーターからのギア比 1:171 は、ギア比 1:27 よりもはるかに多くの出力トルクを生成しますが、出力シャフトの回転ははるかに遅くなります。

新しい設計用に小型ギア モーターを指定する場合、目標負荷、デューティ サイクル、およびノイズ耐性をメーカーと直接共有する価値があります。 ギア比、ギアボックスの材質、出力シャフトのスタイル、電圧はすべて一般的にカスタマイズ可能です たとえこのような小さな直径であっても、最終的な妥協点として純正部品を使用する必要はほとんどありません。