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ここからは、2相バイポーラステッピングモータと、2相ユニポーラステッピングモータの駆動回路と駆動方法について解説していきます。最初に、バイポーラ結線とユニポーラ結線について説明します。

ステッピングモータ：バイポーラ結線とユニポーラ結線
ステッピングモータにはバイポーラ結線タイプとユニポーラ結線タイプがあり、それぞれにメリットとデメリットがありますので、特徴を理解し用途に合わせて利用することになります。

■バイポーラ結線

バイポーラ結線は図のような結線で、1つの巻線に対して双方向に電流を流す駆動方式（バイポーラ駆動）を取ります。モータとしての構造は簡単で端子数も少ないのですが、1つの端子の極性を制御しないといけないので駆動回路は複雑になります。しかしながら、巻線の利用効率がよく細やかな制御ができるので高い出力トルクが得られます。また、コイルに発生する逆起電力を低減できるので、耐圧が低めのモータドライバを利用できます。

■ユニポーラ結線

ユニポーラ結線は図のようにセンタータップを持ち、1つの巻線に対し常に一定方向に電流を流す駆動方式（ユニポーラ駆動）を取ります。モータとしての構造は複雑になりますが、電流のオン/オフだけの制御で済むので駆動回路が簡単になります。しかしながら、その分巻線の利用効率が悪く、バイポーラ結線に比べ約半分程度の出力トルクしか得られません。また、電流オン/オフの際にコイルに高い逆起電力が発生するので、高耐圧のモータドライバが必要になります。

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１．モーター解析とは何か、必要な理由
モーター解析とは、モーターをシミュレーションソフトなどを用いて、解析する技術のことを示します。
モーターは現在様々な機器に搭載され、生活の基盤を支えるキーデバイスになっています。モーターの開発も進み、DCモーターに始まり、ブラシレスDCモーター、PMモーターなど様々な種類のモーターが開発され、同時に小型・高効率化も進んでいます。

また最近は、モーターの小型・高効率化だけではなく、省エネ化なども求められるようになり、これらを実現させることがモーター設計時の課題となっています。

そのために欠かせないのが、モーターの解析です。設計時にモーターを解析することによって、損失の少ない、より高効率なモーターを開発することができ、その結果、省エネ化にも繋がります。

＜電気自動車におけるモーター解析＞
従来のエンジン自動車にも一台につき数十個のモーターが使用されていますが、電気自動車（EV）においては、数百個のモーターが使用されています。

そのため、省エネ化においては電気自動車（EV）の導入を進めるだけではなく、モーターの高効率化、損失の低減が重要となり、つまり、モーターの解析がより必要になると考えられます。

２．モーターの解析項目
モーターの解析（シミュレーション）項目は多岐に渡ります。典型的な解析項目だけでも以下の通りであり、モーター設計時に考慮するべき事項が多いということが分かります。

１．モーター解析とは何か、必要な理由
モーター解析とは、モーターをシミュレーションソフトなどを用いて、解析する技術のことを示します。
モーターは現在様々な機器に搭載され、生活の基盤を支えるキーデバイスになっています。モーターの開発も進み、DCモーターに始まり、ブラシレスDCモーター、PMモーターなど様々な種類のモーターが開発され、同時に小型・高効率化も進んでいます。

また最近は、モーターの小型・高効率化だけではなく、省エネ化なども求められるようになり、これらを実現させることがモーター設計時の課題となっています。

そのために欠かせないのが、モーターの解析です。設計時にモーターを解析することによって、損失の少ない、より高効率なモーターを開発することができ、その結果、省エネ化にも繋がります。

＜電気自動車におけるモーター解析＞
従来のエンジン自動車にも一台につき数十個のモーターが使用されていますが、電気自動車（EV）においては、数百個のモーターが使用されています。

そのため、省エネ化においては電気自動車（EV）の導入を進めるだけではなく、モーターの高効率化、損失の低減が重要となり、つまり、モーターの解析がより必要になると考えられます。

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２．モーターの解析項目
モーターの解析（シミュレーション）項目は多岐に渡ります。典型的な解析項目だけでも以下の通りであり、モーター設計時に考慮するべき事項が多いということが分かります。

トルクインダクタンス誘起電圧コイル損失
磁石損失鉄損・銅損寄与度解析偏心
応力振動・騒音与度解析発熱
温度分布着磁減磁スキュー効果

３．モーター解析方法（シミュレーション）の種類
モーターの解析手法には、大きく分けて有限要素法、磁気回路法、電気等価回路法の3種類があります。それぞれにメリット、デメリットがあるため、最適な解析手法を選択する必要があります。

＜解析の種類と特徴＞

有限要素法
有限要素法は、近年になり新しく出てきた手法です。
この解析手法では、構造物を小さな要素に分割して数式で表現し、それらを組み合わせた連立方程式を解くことによって構造物の解析をします。

磁気回路法
磁気回路法は、歴史自体は古いですが、現在でも電磁機器の解析設計などで利用されています。
この解析手法では、起磁力と磁束を電気回路における電圧と電流の関係と同様に扱い、機器内部の磁気現象を解析します。

電気等価回路法
電気等価回路法は、モーターを抵抗、インダクタンス、起電力でモデル化し、モーターモデルの集中定数からモーターの特性を解析します。
近年になり、有限要素法と組み合わせた解析手法も新しく出てきました。

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3Dプリンタには幅広い造形方式があり、さまざまなことができます。次に、3Dプリンタを使ってどんな立体物が作れるのかを紹介します。

金属製のもの
3Dプリンタで金属を用いた立体造形が可能です。鉄やダイキャスト、チタンなど色々な金属製品に対応しています。金属製品の試作はもちろん、オーダーメイドの自動車や飛行機などの乗り物のパーツ作りにも応用されています。家庭用なら鉄道模型やロボットフィギュアなど、趣味のアイテムも作れます。

プラスチック製のもの
レジンなど紫外線で固まるものや、プラスチックなど熱を加えると溶けるものを使っての立体造形も可能です。企業用の試作品パーツやスマホケース、オリジナルのプラモデルなどが作れます。

ゴム製のもの
3Dプリンタはゴム製の立体造形も可能です。シリコンなどのやわらかいものから、エラストマーなどの硬めのゴムまで使えます。タイヤパーツから趣味のフィギュアまで3Dプリンタで色々作れますよ。

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産業用ロボット
自動車工場などで組立て、搬送、溶接、塗装などキビキビと同じ動きを繰り返す産業用ロボットは、世界的な工場における人手不足のなか自動車産業以外にも３C（コンピューター・家電製品・通信機器）市場や三品（食品・医療品・化粧品）市場といった分野での広がりも出てきました。この産業用ロボットの関節（軸）としてアームを動かしているのはサーボモータです。垂直多関節型ロボットの場合は5～7軸、水平多関節型のスカラタイプは4軸で構成されており、サーボモータが組み込まれることでロボットの自由度を生み出しています。7軸の垂直多関節ロボットであれば人間と同じ自由度で「ねじる」「ひねる」といった動作ができるといわれています。

半導体製造装置
半導体チップは、数十機種の製造装置による数百のプロセスを経て製造されます。具体的には前工程と呼ばれるプロセスでは「露光装置」や「成膜装置」「エッチャー」などによって、微細な回路形成を行い、後工程ではウエハから極小のチップに切り出す「ダイサー」、そのチップをリードフレームに固定する「ダイボンダー」、極細の金線で回路化する「ワイヤボンディング」などによって、ICチップに成形されます。そしてこれらの加工には精密な動作が要求されるため、そのほとんどの装置には小容量のサーボモータが搭載されています。

工作機械
スマートフォンや時計、家電製品やデジタル機器などに必要な精密部品から、大きいものでは自動車や航空機、船など金属を材料とする製品は日常生活のあらゆる分野に存在しています。 これらの製品を構成する部品は、主として素材から削ったり、穴を開けたりして作られる、または切削加工で仕上がった金型によって作られます。このような加工を行う機械を「工作機械」といいます。すべての機械やそれらの部品は工作機械を通じて作られていることから、工作機械は「機械を作る機械」「マザーマシン(母なる機械)」ともいわれています。工作機械に求められる高速・高精度な加工を支えるために多くのサーボモータが使われています。

FPD（フラットパネルディスプレイ）製造装置
FPDの製造工程には、回路設計から検査まで26種類ほどの工程があります。それぞれの工程に使用される装置や求められる技術は、大きく異なりますが、大きく薄いガラス基板を高速で正確にかつクリーンに処理することは共通しています。TV等画面の大型化に対応するように、その材料となるマザーガラス基板サイズの大型化が進んでおり最新の第12世代では3350×3950㎜と約8畳分の大きさとなっています。このように大きなマザーガラス基板を使って加工や検査を行うのに高精度なサーボモータが使われています。

金属加工機
自動車・航空機・電車などの部品はその完成品の性能にも反映されるため、非常に高い加工品質が求められています。また電設機器・レーザー機器・ポンプ機器などの産業機器を構成する部品も同様です。そのため、鉄やアルミ、ステンレスなどの各種金属を加工する際には高い精度が必要となります。前出の工作機械は、加工した際に削りカスが発生するのに対して、金属加工機は加工物に対してプレスしたり、せん断したりするなど削りカスが出ない装置を呼びます。
カーボンやチタンなど加工が難しい材料を精密に加工するのにも大容量かつ高精度なサーボモータが必要とされます。

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