モータは、装置の性能や精度、耐久性、省エネ性などを左右する重要な部品です。しかし、用途や使用環境によって求められるトルクや回転数、サイズ、寿命などの条件は異なるため、「どのモータを選べばよいのか」と悩む方も多いのではないでしょうか。
モータ選定では、まず要求仕様を整理し、各モータの特徴と用途への適性を照らし合わせる必要があります。当記事では、モータ選定で押さえておきたいポイントや代表的なモータの種類、用途別の選び方をわかりやすく解説します。
| 監修：タキロンシーアイ株式会社電子部品営業グループ 1919年の創業以来、プラスチック加工のリーディングカンパニーとして培った高度な技術力と知見に基づき、本記事を監修しています。当部では、超小型・高精度なマイクロモータの市場動向や最新技術を常に分析し、設計者や開発者の皆様へ付加価値の高い情報を提供することに注力しています。製品の特性を熟知した専門チームとして、正確かつ実用的なコンテンツの発信を通じて、お客様の課題解決と技術革新をサポートいたします。 |
モータ選定で重要なポイントとは
モータ選定では、まず用途や使用環境を整理し、装置に求められる性能を明確にすることが重要です。条件を曖昧にしたまま選ぶと、トルク不足や過剰性能、発熱、寿命低下などにつながるおそれがあります。
ここでは、選定前に確認しておきたい基本的な考え方を解説します。
用途・使用環境を整理する
モータに求められる性能は、動かす対象や運転方法、使用場所によって変わります。そのため、選定前に使用する機器や設置環境、負荷条件を整理しておく必要があります。
モータ選定前には、主に以下の条件を確認しましょう。
- 使用する機器や動かす対象
- 連続運転か断続運転か
- 負荷は一定か変動するか
- 使用環境の温度や湿度
- 粉じんや振動の有無
- 屋内または屋外での使用
使用条件を具体的に整理しておくと、モータに求める役割が明確になり、性能不足や過剰性能を避けやすくなります。用途や設置環境に必要な条件を洗い出したうえで、候補となるモータを絞り込みましょう。
必要な性能を明確にする
モータ選定では、装置に必要なトルクや回転数を明確にすることが基本です。必要な性能を把握せずに選ぶと、負荷を動かせない、求める速度に達しないといった問題につながります。
精密な動作が必要な場合は、速度制御のしやすさや加減速への応答性、位置決め精度も確認しましょう。加えて、モータの特性と実際の負荷条件が合っているかを確認することで、発熱や過負荷、性能不足を防ぎやすくなります。
要求する動作を具体化し、必要な性能を一つずつ整理することが重要です。
モータ選定で確認したい項目
モータを選ぶ際は、トルクや回転数だけでなく、サイズ、重量、寿命、メンテナンス性、コストなどを総合的に確認する必要があります。特に小型機器や精密機器では、わずかな仕様差が装置全体の性能や設計自由度に影響することもあります。
ここでは、モータ選定時に確認したい代表的な項目を解説します。
トルク・回転数
必要なトルクと回転数は、モータ選定の基本となる指標です。トルクは軸を回す力、回転数は1分間に軸が回る回数を表します。実際の使用条件で、両方の要求を満たせるか確認する必要があります。
一般に、モータは回転数とトルクが連動して変化するため、最大値だけを見て選ぶと実際の運転時に性能が不足するおそれがあります。特に、タキロンシーアイが提供するような小型・精密機器向けのマイクロモータは本体が非常に小さいため、トルクも一般的なNm（ニュートンメートル）レベルではなく、その1000分の1の単位であるmN·m（ミリニュートンメートル）レベルとなります。
必ず仕様書の単位を確認し、実際に使用する回転数とトルクの組み合わせで比較しましょう。
サイズ・重量
モータのサイズと重量は、搭載スペースだけでなく、装置全体の設計にも影響します。特に小型機器では、モータが大きいほど部品配置の自由度が下がり、製品の小型化を妨げる場合があります。
また、可動部に搭載するモータが重いと、動かし始めたり止めたりする際に必要な力も大きくなりがちです。外形寸法だけで判断せず、重量や取付方法、周辺部品との位置関係まで確認しましょう。
サイズ・重量については、必要なトルクや回転数を確保したうえで、装置に無理なく収まるように選ぶことが大切です。
寿命・メンテナンス性
長期間使用する装置では、モータの寿命とメンテナンス性も重要な選定基準です。ブラシモータは、回転に伴ってブラシが摩耗するため、使用時間や回転数などによって寿命が左右されます。
特に連続運転や高回転で使用する場合は、想定する稼働時間を踏まえて選ぶ必要があります。保守負担を抑えたい場合は、交換部品の有無や点検周期、モータを交換しやすい構造かどうかも確認しましょう。
導入後の運用まで考慮することで、突然の停止や頻繁な交換を防ぎやすくなります。
コスト・消費電力
モータのコストは、購入価格だけでなく、消費電力や保守費用まで含めて比較することが重要です。導入時に安価なモータでも、効率が低く消費電力が大きければ、長期間の使用で総費用が増える可能性があります。
また、部品交換やメンテナンスの頻度が高い場合も、保守費用や作業時間がかかります。特に連続運転する装置では、わずかな効率差が長期的な電力コストの差につながりかねません。
使用時間や寿命を踏まえ、導入後まで含めたトータルコストで判断しましょう。
代表的なモータの種類と特徴
モータには、ブラシモータやブラシレスモータ、ステッピングモータなど複数の種類があり、構造や寿命、制御性、適した用途が異なります。用途に合ったモータを選ぶには、各種類の特徴を比較し、求める性能に適しているかを見極めることが大切です。
代表的なモータの特徴は、以下のとおりです。
| 種類 | 主な特徴 | 寿命・保守性 | 主な用途 |
| ブラシモータ（コアード型） | 構造が比較的シンプルで制御しやすい | ブラシが摩耗する | 小型機器、一般機器 |
| ブラシモータ（コアレス型） | 小型・軽量で応答性に優れる | ブラシが摩耗する | 医療機器、精密機器 |
| ブラシレスモータ | 高効率で長寿命 | メンテナンス負担が少ない | 産業機器、搬送装置、ポンプ |
| ステッピングモータ | 位置決め制御に優れる | 比較的長寿命 | 3Dプリンタ、計測機器、搬送装置 |
比較表は、モータ選定時の目安として活用できます。ただし、同じ種類でも製品ごとに性能や仕様は異なるため、最終的には用途や要求仕様と照らし合わせて選定することが重要です。各モータの特徴について、詳しく見ていきましょう。
ブラシモータ（コアード型・コアレス型）
ブラシモータには、鉄芯あり（コアード型）と鉄芯なし（コアレス型）の2種類があります。いずれもブラシと整流子を使って電流の向きを切り替え、回転を生み出すモータです。比較的シンプルな構造で制御しやすく、幅広い機器に採用されています。
コアード型は、鉄芯にコイルを巻いた一般的な構造です。一方、コアレス型は回転部分に鉄芯がないため軽量で、起動・停止への応答性や滑らかな回転に優れています。
小型機器や精密機器にも適していますが、いずれもブラシが摩耗するため、使用時間や交換頻度を考慮して選定しましょう。
ブラシレスモータ
ブラシレスモータは、長寿命や高効率、メンテナンス性を重視する用途に適しています。ブラシと整流子を使わず、電子回路によって電流を切り替えるため、摩耗する部品が少ないからです。
ブラシ交換が不要で、長時間の連続運転にも対応しやすいほか、エネルギーの損失や発熱を抑えやすい特徴もあります。このような特性から、産業機器や自動搬送装置、ポンプ、長寿命・低発熱が求められる精密機器など、安定した稼働が求められる用途で広く採用されています。
長期運用を前提とする装置では、有力な選択肢となるモータです。
ステッピングモータ
ステッピングモータは、停止位置を細かく制御したい用途に適したモータです。入力するパルス信号に応じて一定の角度ずつ回転するため、回転量や停止位置を管理しやすい特徴があります。
また、適切な負荷条件であれば、センサーで位置を確認しない開ループ制御でも、比較的簡単な仕組みで位置決めを行うことが可能です。3Dプリンタや搬送装置、計測機器、自動化装置など、決められた位置まで正確に動かす用途で多く採用されています。
構造や制御の特徴を理解し、必要な位置決め精度に合わせて選びましょう。
用途別のモータの選び方
モータ選定では、用途によって重視すべきポイントが変わります。たとえば、小型・軽量化を優先する場合と、長寿命やメンテナンス性を重視する場合では、適したモータの種類や仕様が異なります。
ここでは、主な用途・目的別にモータの選び方を解説します。
小型・軽量化を重視する場合
小型・軽量化を重視する場合は、フラットタイプやマイクロモータなど、外形寸法と重量を抑えたモータが適しています。医療機器や携帯機器は搭載スペースが限られるため、小型モータを採用することで部品配置の自由度を高められます。また、可動部の軽量化は機構全体の負荷軽減にも有効です。
ただし、サイズだけを優先すると、トルク不足や発熱を招くおそれがあります。必要なトルクや回転数、放熱性を確認し、装置全体とのバランスを考えて選びましょう。
高精度制御を重視する場合
高精度制御を重視する場合は、位置決めに適したステッピングモータや、エンコーダなどと組み合わせて位置・速度を制御できるモータ、起動・停止への応答性に優れたモータが候補になります。精密機器やFA機器では、指示した位置へ正確に動かし、必要なタイミングで停止する性能が求められるためです。
位置決め精度を優先する場合はステッピングモータ、素早い起動や停止が必要な場合は応答性に優れたモータが適しています。分解能やフィードバック制御の有無も確認し、装置が求める精度と動作特性に合わせて選定しましょう。
長寿命・メンテナンス性を重視する場合
長寿命・メンテナンス性を重視する場合は、摩耗する部品が少ないブラシレスモータが適しています。ブラシを使用しないため、摩耗による部品交換が不要で、長時間の連続運転にも対応しやすいのが理由です。
特に産業機器では、モータの停止や交換作業が生産性の低下につながるため、寿命だけでなく保守頻度も重要な選定基準となります。想定する稼働時間や交換周期、保守作業にかかる時間まで確認し、導入後の運用コストを含めて比較しましょう。
医療機器・産業機器ではコアレスモータ・ブラシレスモータが有力な選択肢
医療機器や産業機器では、小型化や高精度制御、長寿命、メンテナンス性など、複数の条件を同時に満たすモータが求められます。こうした用途では、応答性に優れたコアレスモータや、長寿命・高効率なブラシレスモータが有力な選択肢になります。
ここからは、医療機器・産業機器に適した各モータの特徴と用途を解説します。
コアレスモータが適する用途
コアレスモータは、小型・軽量化や素早い応答が求められる医療機器、計測機器、精密機器などに適しています。回転部分に鉄芯を使用しない構造により、軽量で起動や停止への反応が速い点が強みです。
また、滑らかな回転を得やすく、振動を抑えたい用途にも向いています。限られたスペースにも搭載しやすいため、省スペース設計にも有効です。
小型化と応答性を両立したい場合は、必要なトルクや回転数を確認したうえで選定しましょう。
ブラシレスモータが適する用途
ブラシレスモータは、長時間の連続運転や安定稼働が求められる産業機器、自動化設備などに適しています。ブラシを使用しない構造により摩耗が少なく、長寿命化やメンテナンス頻度の低減が期待できます。
また、エネルギーの損失や発熱を抑えやすく、効率的な運転につながる点も強みです。ポンプや搬送装置、ファンなど、停止や部品交換による負担を減らしたい装置では、有力な選択肢となります。
ギアードモータを選ぶケース
高いトルクや低速で安定した回転が必要な場合は、ギアードモータが有効です。モータとギアヘッド（減速機）を組み合わせることで、回転数を下げながら大きな駆動力を得られます。
モータ単体では力が不足しやすい搬送装置や昇降機構、負荷の大きい駆動部などに適しており、小型モータでも必要な駆動力を確保しやすい点が利点です。
限られたスペースで高いトルクが必要な場合は、必要な回転数や減速比も踏まえて選定しましょう。
まとめ
モータを適切に選定するには、用途や使用環境を整理したうえで、必要なトルクや回転数、サイズ、寿命、コストなどを総合的に判断することが重要です。また、ブラシモータやブラシレスモータ、ステッピングモータなど、それぞれの特徴を理解し、用途に応じて使い分けることで、装置の性能や信頼性の向上につながります。
特に、小型・高精度・長寿命が求められる医療機器や産業機器では、コアレスモータやブラシレスモータが有力な選択肢となります。モータ選定でお悩みの際は、用途や要求仕様に合わせた最適な製品をご提案いたしますので、ぜひタキロンシーアイまでお気軽にお問い合わせください。
製品情報・お問い合わせ
タキロンシーアイのマイクロモータ製品については、以下のウェブサイトで詳細をご覧いただけます。
【製品サイト】
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【コアレスモータ】
コアレスモータとは、コイルの内側に鉄芯（コア）を持たない構造のモータを指します。一般的なモータと異なり、回転子（ローター）に鉄芯がないため重量を軽くでき、高速回転時の応答性に優れています。また、鉄芯が ない分コギング（回転時の引っかかり感）が少なく、安定した回転特性を得られるのも大きな特徴です。
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【ブラシレスモータ】
ブラシレスモータは、ブラシモータ（コアレスモータ等）が有しているブラシと整流子を持たない代わりに、電気的な制御機構を持つ構造となります。動作させるためには制御用回路が必要となり、ホールICによりロータの磁力を検出することで電気的に回転を制御します。また、ブラシと整流子の摺動が無くなることにより、モータの寿命がブラシモータよりも長い特徴があります。
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【ギアードモータ】
モータの出力軸に接続することで回転数を落とし、トルクを増大させる機構となります。
種類は主に、シンプルな構造で効率が良い平歯ギアヘッドと機械的強度が高い遊星ギアヘッドがあります。
→ ギアードモータの詳細はこちら
【エンコーダモータ】
エンコーダ(ロータリーエンコーダ)は回転方向、角度をセンサーで検出、検出した位置情報を電気信号として出力する装置になります。
センサーの検出方法は光学式と磁気式の2種類があり、出力方式はインクリメンタル型とアブソリュート型があります。
タキロンシーアイではモータ外径φ12、φ16、φ22のサイズに取り付けが可能です。
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