ステッピングモーターは、その精度と再現性の高さで広く知られており、オートメーション、3Dプリンティング、CNCマシン、ロボット工学などにおいて頼りになる選択肢となっています。しかし、適切なステッピングモータードライバがなければ、どんなに優れたステッピングモーターでも性能を発揮できない可能性があります。ステッピングモーターサプライヤーとして、私たちは、ドライバの不適合や出力不足が原因でシステム障害が発生した事例を数え切れないほど経験してきました。

ステッピングモーターのドライバーの選び方

ステッピングモータードライバーとは？

ステッピングモータードライバーは、制御信号に応じて巻線に電流を供給します。コントローラーまたはマイクロコントローラー（Arduino、STM32、PLCなど）からのステップと方向のパルスを解釈し、正しい順序でコイルに通電して回転を実現します。

ステッピングモータードライバーの主な機能：

  • 制御信号（ステップと方向）を解釈する
  • コイルに供給される電流を制御する
  • マイクロステップを有効にしてよりスムーズな動作を実現する
  • モーターの加減速を管理する
  • 過電流、過熱、低電圧から保護する

ドライバ選定時に考慮すべき主要なパラメータ

ステッピングモータードライバを選択する際には、まずモーターの電気的特性と機械的特性に適合させる必要があります。重要な要因は以下のとおりです。

モーターの種類（ユニポーラ vs バイポーラ）

モーター種類 説明 ドライバ要件
単極 センタタップ付きコイルを持つ。駆動が容易だがトルクは低い。 ユニポーラドライバに対応（5または6本線）
バイポーラ センタタップなしでHブリッジが必要。より高いトルクを提供。 バイポーラドライバが必要（4本線）

 

バイポーラモーターは、トルク対サイズ比が優れているため、より一般的です。

電圧と電流の定格

モーターとドライバの電圧と電流の定格を一致させてください。

  • 電流（A/相）：ドライバは、モーターの相ごとの定格電流に対応する必要があります。余裕を持たせるため、常に10～20%高い電流容量を持つドライバを選択してください。
  • 電圧（V）：電圧が高いほど高速性能は向上しますが、ドライバの制限内に収める必要があります。
ステッピングモーター例 定格電流 推奨ドライバ電流
NEMA 17 (42HS40) 1.5 A 1.7 – 2.0 A
NEMA 23 (57BYGH76) 2.8 A 3.0 – 3.5 A

 

マイクロステップ対応

マイクロステップは、動作の滑らかさと解像度を向上させます。一般的なマイクロステップレベルは以下の通りです。

マイクロステップモード 1.8°モーターの場合の1回転あたりステップ数
フルステップ 200 ステップ
ハーフステップ 400 ステップ
1/4 ステップ 800 ステップ
1/16 ステップ 3200 ステップ
1/32 ステップ 6400 ステップ

 

マイクロステップ数が多いほど動きがスムーズになりますが、より高精度な信号が必要となり、トルクが若干低下する可能性があります。

制御インターフェース

制御システムに適したドライバーを選択してください。

制御タイプ インターフェース 主な用途
ステップ／ディレクション (Step/Dir) TTL入力 Arduino、PLC、CNC
UART／I2C シリアルバス 高度なマイコン制御
USB／CAN ホスト制御 ロボティクス、産業用制御

 

ほとんどのアプリケーションでは、Step/Dir 制御が最も簡単で、広くサポートされています。

ステッピングモーターにはドライバーが必要

主要なドライバー選択基準

電流定格の互換性

ドライバの電流定格は、モーターの相電流定格とほぼ一致している必要があります。最近のドライバの多くは、DIPスイッチまたはソフトウェアによる電流調整機能を備えています。電流供給が不足するとトルクが低下し、供給が過剰になるとモーターが過熱する可能性があります。

  • ベスト プラクティス: モーターの定格電流よりも少なくとも 10% 多い電流をサポートするドライバーを選択しますが、モーターの最大電流定格を超えないようにしてください。

定格電圧

電圧を高くするとモーターの回転速度と動トルクが増加しますが、消費電力も増加します。ドライバがモーターに必要な電圧範囲に対応していることを必ず確認してください。

  • ヒント: ステッピング モーターの定格が 3V、2A の場合、24V で動作するドライバーを使用すると、コイルの通電が高速化され、パフォーマンスが大幅に向上します。

マイクロステップ機能

マイクロステップはステップを分割することで、よりスムーズな動作とより細かい位置分解能を実現します。アプリケーションに必要な分解能に基づいてドライバを選択してください。

マイクロステップモード 1.8°モーターの場合の1回転あたりステップ数
フルステップ 200
ハーフステップ 400
1/4 ステップ 800
1/8 ステップ 1600
1/16 ステップ 3200

 

  • アプリケーションのヒント: 3D プリンターやカメラの位置決めなどの精密アプリケーションには、より高いマイクロステップを使用します。

制御インターフェースの互換性

ドライバーがモーションコントローラーから提供される制御信号フォーマットに対応していることを確認してください。

  • Step/Direction (most common for CNC and 3D printing)
  • パルス幅変調（PWM）
  • Serial (UART/I²C/SPI)
  • Analog control
  • CANopen or EtherCAT for industrial applications

ドライバータイプ（チョッパー vs. L/Rドライブ）

タイプ 説明
L/Rドライバ 抵抗で電流を制限するシンプル方式、効率は低い
チョッパードライバ 高周波スイッチングで電流を動的に制御、効率が高い

 

チョッパ駆動は、その性能と効率性により、現在では業界標準となっています。

駆動方式の選択

最も一般的な駆動方式は以下の通りです。

L/R（リニア抵抗）駆動

  • シンプル、低コスト
  • 低速、低パフォーマンスのアプリケーションに最適
  • 効率が限られる

チョッパ（PWM電流制御）ドライバ

  • パルス幅変調（PWM）を用いてコイル電流を制御する
  • より効率的
  • マイクロステップ制御と動的電流制御が可能
  • 例：A4988、DRV8825、TB6600

閉ループステッピングドライバ

  • フィードバック用のエンコーダを搭載
  • ステップミスを防止
  • サーボのようなパフォーマンスを提供
  • コストが高く、要求の厳しいアプリケーションで使用
ドライバ種類 コスト フィードバック 適用分野
L/Rドライバ 低い なし 基本的なDIYや教育用途
PWMドライバ 中程度 なし 3Dプリンター、CNC、一般的な自動化
クローズドループ 高い あり ロボティクス、精密なモーション、大きな負荷

 

ステッピングモータードライバ選定表

一般的なステッピングモーターと適切なドライバのクイックリファレンス表を以下に示します。

モーターモデル サイズ 電圧 電流 対応ドライバモデル マイクロステップ 備考
42HS40 NEMA 17 17 12V 1.5A A4988, DRV8825 1/16 3Dプリンター向けに適する
57BYGH76 NEMA 23 23 24–48V 2.8A TB6600, DM542 1/32 CNCルーター、レーザー彫刻機
86BYG250 NEMA 34 34 48V 6.0A DM860, Leadshine CL86T クローズドループ ヘビーデューティ用途

 

注目すべき追加機能

ドライバを選ぶ際に、以下の機能により性能と信頼性が向上します。

過電流・過熱保護

過負荷や過熱によるモーターとドライバの損傷を防ぎます。

調整可能な電流制限

モーターの仕様に合わせて微調整が可能で、過度の発熱を防ぎます。

アイドル電流低減

モーターがアイドル状態のときに電流を低減し、発熱と消費電力を抑えます。

内蔵ヒートシンクまたはファン

高電流ドライバでは、温度安定性を維持するために不可欠です。

ドライバと電源のマッチング

電源が両方の電圧と電流要件を満たしていることを確認してください。

モータードライバ 推奨供給電圧 備考
A4988 8–35V 12Vまたは24Vを使用すると性能が向上
DRV8825 8.2–45V 中程度のモーターに適する
TB6600 9–42V 高速時のトルク確保には24V以上を推奨
DM542 18–50V 産業用グレード、NEMA 23に最適

 

  • 経験則: 合計電流 = モーター定格電流の 1.5 倍 (余裕分)

アプリケーション例

例 1: 3D プリンター (NEMA 17 + A4988)

  • 低トルク、高精度
  • 低コスト、省スペース
  • ドライバ：A4988 または DRV8825
  • 電源：12～24V @ 2A

例2：CNCルーター（NEMA 23 + TB6600）

  • 中トルク、高速動作
  • ドライバ：TB6600 または DM542
  • 電源：24～48V @ 4A

例3：コンベアベルトシステム（NEMA 34 + 閉ループドライバ）

  • 高トルクと高フィードバックが必要
  • ドライバー：Leadshine CL86T
  • 電源：48V @ 6～8A

避けるべきよくある間違い

  • ドライバ電流の定格不足：ステップスキップや動作停止につながる可能性があります。
  • 制御インターフェースの不具合：マイクロコントローラまたはPLCとの通信障害を引き起こします。
  • 冷却不足：過熱やドライバのシャットダウンにつながります。
  • 動作時のノイズ：マイクロステップ不足、またはPWM周波数の低さが原因となります。
  • 過電圧：ドライバまたはモーターの絶縁を損傷します。

適切なドライバを選ぶには、仕様を合わせるだけでは不十分です。アプリケーションの要件、モーターの特性、そして性能目標を理解する必要があります。適切なドライバは、スムーズで効率的、そして長寿命なステッピングモーターの動作を保証します。

趣味用の3Dプリンターを構築する場合でも、産業用CNCシステムを構築する場合でも、このガイドを使用して、電流、電圧、制御方式、マイクロステップ、保護機能に基づいてドライバの選択肢を比較検討してください。

まだお困りですか？ ステッピングモーターとドライバの専門サプライヤーとして、当社は技術サポートを提供し、お客様のアプリケーションのニーズに最適なドライバの選択をお手伝いします。いつでもお問い合わせください！