ステッピングモータ、モータドライバ 技術：フルステップ、ハーフステップ、マイクロステップ制御モード
この記事では、フルステップモードについて紹介します。
フルステップモード
ステッピングモータのステッピング動作をよりよく理解するために、1対の磁極を持つ単純化された2相ステッピングモータのモデルを評価します。
永久磁石ローターを備えた簡易2相ステッピングモータ（出典：ADI）
原理
ドライバは2つのコイルに正または負の電流を流し、両相を同時に通電して最大トルクを得ます。コイルの電流方向を切り替えることにより、モータシャフトは特定の転流シーケンスに従って一定のステップ角で回転します。
- Coil 1 = +I, Coil 2 = +I
- Coil 1 = -I, Coil 2 = +I
- Coil 1 = -I, Coil 2 = -I
- Coil 1 = +I, Coil 2 = -I
2相ステッピングモータのフルステップモード（出典：ADI）
上の図は、フルステップモードにおける2相ステッピングモータの4つの異なる状態を示しています。各状態において、コイルの通電は上記の電流乗数に対応しており、異なる通電状態におけるローター（青色部分とオレンジ色部分）の位置変化は、フルステップモードの動作原理を視覚的に示しています。
最初のステップでは、コイル1とコイル2の電流乗数はともに1ですが、2番目のステップでは、コイル1の電流乗数は-1になり、コイル2は1のまま、というように周期的に変化します。
性能上の利点と制約
- 利点：
- 正確なステップ角度、速度制御、高い保持トルクを実現します。
- 高速回転域で最大トルクを発揮します。
- 制約：
- ステップ角度が大きいため、動作中に明らかにポジションジャンプ（position jump）を引き起こし、高共振、オーバーシュート（ローターが目標位置を超える）、および実際の印加トルクの低下を引き起こします。
- 振動や騒音が発生し、高精度および安定性が要求される用途では問題となる場合があります。
フルステップ動作におけるオーバーシュートとリンギング（出典：ADI）
上記のように、フルステップモードは周期的なステップ状の変化を示します。各フルステップ切替時には、顕著なオーバーシュート（位置が予想される定常位置を超えること）とリンギング（位置が定常位置付近で変動すること）が発生します。例えば、第1ステップから第2ステップに切り替わるとき、ローター位置はまず第2ステップの定常位置を超えて急上昇し、その前後で振動した後、徐々に安定します。
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その他のコンテンツ
- ステッピングモータ駆動の基礎 - モータの構造と動作原理
- ステッピングモータ駆動の基礎 - フルステップモード
- ステッピングモータ駆動の基礎 - ハーフステップモード
- ステッピングモータ駆動の基礎 - マイクロステップ制御モード
- ステッピングモータドライブの基礎 - フルステップ、ハーフステップ、マイクロステップの利点と欠点