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高精度協働ロボットのFAIRINO(フェアリノ・ファイリノ)

Torque Ripple

トルクリップル

トルクリップルとは、**モーターが回転する際に発生する周期的なトルクの変動(脈動)**のことです。

理想的なモーターは一定のトルクで滑らかに回転しますが、実際のモーターでは電流制御や磁気特性などの影響により、トルクが周期的に変動する現象が発生します。


このトルク変動が振動や騒音、回転ムラの原因となる場合があり、特にロボットや精密機械などの高精度モーション制御では重要な性能指標となります。


■トルクリップルの基本概念


トルクリップルは、トルクが一定ではなく波状に変動する状態を指します。


(イメージ)

理想トルク

──────────

実際のトルク

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~


この周期的な変動を**リップル(Ripple:波紋)**と呼びます。


■トルクリップルの発生原因


トルクリップルは、主に次の要因によって発生します。

◆原因

◆内容

電流波形

インバータ制御

磁気特性

磁束分布

モーター構造

スロット構造

PWM制御

電力変換

特にインバータ駆動モーターで発生しやすい現象です。


■トルクリップルの影響


トルクリップルが大きい場合、次の問題が発生します。

◆影響

◆内容

振動

機械振動

騒音

モーター音

回転ムラ

動作不安定

位置精度

精度低下

そのため、精密機器では低減が重要です。


■トルクリップルを低減する方法


モーター設計や制御では次の方法で低減します。

◆方法

◆内容

電流制御最適化

サーボ制御

PWM制御改善

高速制御

モーター設計

磁束均一化

高分解能エンコーダ

精密制御

近年のサーボモーターでは、トルクリップルは大幅に低減されています。


■コギングトルクとの違い


トルクリップルと似た用語に「コギングトルク」があります。

◆項目

◆トルクリップル

◆コギングトルク

原因

電流制御

磁気構造

発生

通電時

無励磁でも発生

周期

電気周期

機械周期

■FA・ロボットでのトルクリップル


工場の自動化設備では次の装置で影響します。

◆用途

◆内容

産業ロボット

滑らかな動作

DDモーター

低速制御

精密搬送装置

微振動

半導体装置

高精度位置制御

例えば

サーボモーター     ↓ トルクリップル     ↓ 微振動


という影響が出ることがあります。


■トルクリップルのメリット(制御観点)


基本的には小さい方が良いですが、制御解析では次の用途があります。

◆用途

◆内容

モーター性能評価

回転品質

振動解析

機械設計

制御最適化

サーボ調整

■まとめ


トルクリップルとは、モーター回転時に発生する周期的なトルク変動のことです。


振動や回転ムラの原因となるため、ロボットや精密機械などの高精度モーション制御では重要な性能指標となります。


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