
Cogging Torque
コギングトルク
コギングトルクとは、モーターが回転する際に、永久磁石と固定子(ステーター)の磁気構造によって発生する周期的なトルクの変動のことです。
特に永久磁石を使用したモーター(ブラシレスモーターやサーボモーター)で発生し、モーターが回転するときに引っかかるようなトルク変動や回転ムラを引き起こす場合があります。
この現象は、ステーターのスロット(鉄心の溝)とローターの磁石の位置関係によって発生するため、低速回転時の滑らかさや精密位置制御に影響を与える要因となります。
■コギングトルクの基本原理
コギングトルクは、モーター内部の磁気吸引力によって発生します。
(構造イメージ)
ローター磁石
↓
ステータースロット
↓
磁気吸引力
↓
周期的トルク変動
この磁気的な引力により、モーターが特定の位置で止まりやすくなります。
■ギングトルクの特徴
◆特徴 | ◆内容 |
磁気作用 | 磁石と鉄心 |
周期的変動 | 回転ムラ |
低速で顕著 | 精密制御に影響 |
永久磁石モーター | 主に発生 |
そのため、精密機器では重要な設計要素です。
■コギングトルクが発生するモーター
次のモーターで発生します。
◆モーター | ◆特徴 |
ブラシレスモーター(BLDC) | 永久磁石 |
サーボモーター | 高精度制御 |
トルクモ ーター | DD駆動 |
特に低速運転時に影響が大きくなります。
■コギングトルクの影響
◆影響 | ◆内容 |
回転ムラ | 滑らかさ低下 |
振動 | 微振動発生 |
騒音 | モーター音 |
位置精度 | 制御誤差 |
ロボットや精密装置では問題になることがあります。
■コギングトルクを低減する方法
モーター設計では次の方法で低減します。
◆方法 | ◆内容 |
スキュー構造 | 鉄心斜め配置 |
スロット設計 | 磁気最適化 |
磁石配置 | 磁場均一化 |
高分解能制御 | サーボ補正 |
近年のサーボモーターでは、コギングトルクはかなり低減されています。
■FA・ロボットでのコギングトルク
工場の自動化設備では次の装置に影響します。
◆用途 | ◆内容 |
産業ロボット | 関節動作 |
精密搬送装置 | 滑らかな動作 |
半導体装置 | 高精度位置制御 |
回転テーブル | 微動制御 |
例えば
DDモーター
↓
低速回転
↓
コギングトルク影響
という現象が起こります。
■コギングトルクとトルクリップルの違い
似た用語として「トルクリップル」があります。
◆項目 | ◆コギングトルク | ◆トルクリップル |
原因 | 磁気構造 | 電流制御 |
発生 | 無励磁でも発生 | 通電時 |
周期 | 機械周期 | 電気周期 |
■まとめ
コギングトルクとは、永久磁石モーターの磁気構造によって発生する周期的なトルク変動のことです。
低速回転時の滑らかな動作や精 密位置制御に影響するため、ロボットや精密機械では重要な設計要素となります。
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