ACサーボモータについて【技術士キーワード学習】

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参考記事:DCモーターとACモーターの違い。特徴の比較 (mechanical-engineer48.com)

 

ACサーボモータについて

ACサーボモータとは

高応答で高精度な位置決めを得意としたモータで、正確な回転角度・回転速度を制御できるモータとして、様々な装置に利用されている。

 

ACサーボモータの原理

モータに回転検出器(エンコーダ)を搭載し、モータ軸の回転位置/回転速度をドライバへフィードバックする。

ドライバは指令位置、指令速度とフィードバック信号内の現在位置、現在速度の誤差を0にするように回転数を制御する。

https://jp.aspina-group.com/ja/learning-zone/columns/what-is/004/

サーボモータとは|ASPINA (aspina-group.com)

 

DCサーボモータとの違い

主な違いはサーボドライバの電源がAC(交流)かDC(直流)かの違いである。

 

DCモータの特徴

  • 負荷が一定であれば、電圧の上下で回転数が変化する
  • 電圧と逆起電力のバランスで回転速度が決まる
  • 負荷の変動により速度が変動する
  • ブラシの定期的な交換が必要
  • ブラシの摩耗により粉塵が発生するため

 

ACモータの特徴

  • 周波数に応じて一定の回転速度を保つ
  • 速度変更の際はインバータが必要
  • 回転速度のムラが少ない
  • ブラシの代わりにステータ(電磁石)を使用し、時間によりS極N極を変化させながらロータ(モータ軸)を回転させる

 

各モータの適用先

DCモータの適用先

モータのサイズや重量に制約がある部分に多く使用される。理由として、DCモータの制御回路はシンプルで小型軽量化が可能であることがある。

 

ACモータの適用先

長期寿命を考慮する必要がある、大型製品やロボット、搬送機械などに使用される。また、DCモータでは大型化が困難(清流限界があるため)であるが、ACモータは大型化が可能である。

 

クローズドループとオープンループ

サーボモータの高精度を実現するために、クローズドループ方式が採用されている。

 

オープンループ

現状と制御システム上の数学的モデルのみを使って入力に対して計算を行う制御である。単純で安価であるため、精密位置決めを必要とせず故障耐性を重視するプロセスによく使用される。

 

クローズドループ

出力した結果を入力にフィードバックする制御を行う。出力側の変位センサを用いて現在地をフィードバックし、目的の位置または入力波形に近づけるように制御を行う。

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