同期機50【電験3種 機械】ステッピングモータの記述で誤りは？令和4年上期 A問題6 完全解説

今回は令和4年度上期 機械科目 A問題6を解説します。ステッピングモータに関する記述の誤りを1つ選ぶ論説問題です。

無通電状態でも回転子位置を保持する力があるのは永久磁石形。永久磁石を用いない可変リラクタンス形（VR形）には保持力がありません。

問題文と選択肢

ステッピングモータに関する記述として，誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1)　ステッピングモータは、パルスが送られるたびに定められた角度を1ステップとして回転する。

(2)　ステッピングモータは、送られてきたパルスの周波数に比例する回転速度で回転し、入力パルスを停止すれば回転子も停止する。

(3)　ステッピングモータは、負荷に対して始動トルクが大きく、つねに入力パルスと同期して始動できるが、過大な負荷が加わると脱調・停止してしまう場合がある。

(4)　ステッピングモータには、永久磁石形、可変リラクタンス形、ハイブリッド形などがある。永久磁石を用いない可変リラクタンス形ステッピングモータでは、無通電状態でも回転子位置を保持する力が働く特徴がある。

(5)　ステッピングモータは、回転角度センサを用いなくても、1ステップごとの位置制御ができる特徴がある。プリンタやスキャナなどのコンピュータ周辺装置や、各種検査装置、製造装置など、様々な用途に利用されている。

出題のポイント：パルス制御と無通電時保持力を分けて考える

ステッピングモータでは、1パルスが1ステップ角、累積パルス数が回転角、パルス周波数が回転速度に対応します。過大負荷や急加減速では脱調することがあります。無通電時の保持力は制御動作と分け、回転子に永久磁石があるかで判断します。

ポイント解説：PM・VR・HBでディテントトルクを比較する

無通電状態でも回転子位置を保持する力（ディテントトルク）が働くのは、回転子に永久磁石を持つ永久磁石形とハイブリッド形です。永久磁石を用いない可変リラクタンス形（VR形）は、鉄心の突極だけなので無通電では保持力がありません。この点を取り違えた(4)が誤りです。

問題の解説：VR形は無通電時ディテントトルクを持たない

STEP1　正しい記述を確認する

(1) 1パルス＝1ステップ回転…正しい。(2) 周波数に比例する回転速度・停止で停止…正しい。(3) 始動トルクは大きいが過負荷で脱調…正しい。(5) 角度センサ不要で位置制御…正しい。

STEP2　誤りを特定する

(4) 「永久磁石を用いない可変リラクタンス形で無通電でも保持力が働く」は誤り。保持力があるのは永久磁石形で、VR形は無通電では保持力がありません。よって誤りは(4)。

答え：(4)

まとめ

誤り選択肢	(4)
理由	VR形は無通電で保持力なし（保持力は永久磁石形）
種類	永久磁石形／VR形／ハイブリッド形
答え	(4)

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