PM型ステッピングモータの動作原理と応用事例紹介

ステッピングモータは、電気信号（パルス）に応じて一定角度ずつ回転する位置決め用モータです。その中でもPM型ステッピングモータ（Permanent Magnet型）は、永久磁石を回転子（ロータ）に使用した構造により、シンプルかつ低速域での高トルク性能を実現しています。

本稿では、PM型ステッピングモータの基本的な動作原理と、その特性を活かした代表的な応用事例をご紹介いたします。

1. PM型ステッピングモータの構造と動作原理

● 構造の特徴

PM型ステッピングモータは、以下のような構成を持っています：

ステータ（固定子）：複数の電磁コイルが配置されており、通電により磁極を形成します。

ロータ（回転子）：N極とS極が交互に並ぶ永久磁石（多極）で構成されています。

● 動作の仕組み

ステータコイルの一部に電流を流すと、磁場が発生し、ロータのN極またはS極が吸引されて一定の角度（ステップ角）だけ回転します。

次に別のコイルに順番に電流を流していくことで、パルス信号に応じたステップ運動が行われます。

この繰り返しにより、連続的な回転動作や細かい位置決めが可能になります。

例：ステップ角が15°の場合、1回転（360°）には24ステップ必要になります。

2. PM型ステッピングモータの主な特性

特性項目 内容

構造 永久磁石式ロータ（磁極数が少なめ）

ステップ角 比較的大きい（通常7.5～15°程度）

制御方式 オープンループ制御が可能

トルク特性 低速域で高トルクを発揮

応答性 比較的スムーズで、精密制御も可能

コスト・構造 シンプルで製造コストが抑えられる

「写真の由来：Φ35x22mm PM型リニアステッピングモータ エクスターナル 0.28A ねじリード0.5mm/0.0197" 長さ21.5mm」

3. 応用事例紹介

PM型ステッピングモータは、簡易制御と高信頼性を両立できる特性から、以下のような用途で広く使用されています。

● ① プリンタ・スキャナ

紙送りやヘッド移動機構に使用。

確実な位置決めと静音動作が求められる小型装置に最適です。

● ② デジタルカメラ・監視カメラ

レンズのズームやフォーカス調整機構として利用。

軽負荷でコンパクトな機構にフィットし、細かい動作が可能です。

● ③ 医療・分析機器

自動注射ポンプや検体搬送装置などで、微量な制御が求められる場面に活用。

メカ構成が簡素なため、故障リスクが低く保守性にも優れています。

「写真の由来：Oukeda PM25 永久磁石ステッピングモーター OK25PM15-034A5 2相 1.8度 1A 12Ncm」

● ④ 自動販売機・ATM機器

コイン選別や紙幣搬送ユニットの制御モータとして使用。

低速・高トルクが必要であり、信頼性が重視される分野です。

● ⑤ ロボット・教育用機材

小型ロボットアームや教材用制御キットで活躍。

プログラムによる簡単な制御でステップ動作を実現でき、教育にも適しています。

4. メリットと留意点

● メリット

エンコーダなしでも位置制御可能（オープンループ）

制御回路が簡単で、コストパフォーマンスが高い

動作音が比較的静かで、定位置保持トルクが強い

● 留意点

高速域ではトルクが急激に低下するため、高速回転には不向きです。

ステップ抜け（脱調）を防ぐためには、負荷と駆動電流のマージン設計が必要です。

おわりに

PM型ステッピングモータは、その構造のシンプルさと安定した低速制御特性により、幅広い装置の駆動源として今なお重要な役割を担っています。特に、コスト重視・低速高トルク・コンパクト設計が求められるシーンにおいては、非常に有力な選択肢となります。

今後もIoT機器や小型自動機の普及とともに、PM型モータの活躍の場はさらに広がっていくと期待されます。