特徴と欠点
交流整流子モータには、次の特長があります。

・家庭用AC100Vで運転できる
・誘導モータより高速回転が可能
・負荷が増えると回転速度が下がり、トルクが増加する
・起動トルクが大きい

このような特性から、家庭電気製品では軽量大出力が必要とされる、電気掃除機、電気ドリルのような工具、あるいは誘導モータより高速回転を必要とする、ミキサーや、コーヒーミルなどに用いられます。

一方、交流整流子モータには、

・ノイズが出る
・ブラシの寿命のため常時運転には向かない
という欠点もあります。

分巻の交流整流子モータはないか

直巻整流子モータは交流でも使えますが、分巻モータも交流で使えるのでしょうか。

界磁を電磁石にしたとき、界磁コイルのインダクタンスは、電機子のインダクタンスに比べて大きい値になります。ここに交流を流すと、電機子に比べて界磁コイルの電流位相に遅れが生じます。このため、電機子に電流が流れているときは磁束が少なく、磁束が大きいときには電機子電流が流れていない状態になり、十分なモータトルクが発生しません。

この点、直巻コイルの場合は、界磁コイルと電機子コイルが直列になっており、両者の電流は一致しますので、このような現象は起きません。交流整流子モータが直巻構造なのはこういう理由のためです。

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ステッピングモーターのパルスレートを上げて回転速度を上げていくと、モーターコイルのインピーダンスが大きくなり、電流が減少して トルクが小さくなってしまいます。本来、ステッピングモーターは高速回転に不向きなモーターですから、こうした用途にはDCモーターが 適しています。しかし場合によっては高速回転が必要なこともあり、その欠点を制御回路で補っています。

最も簡単な方法は、外部直列抵抗法と呼ばれるものです。モーターと直列に抵抗器を挿入し、ステッピングモーターの定格よりも 数倍電源電圧を使用して、高速回転時でも同じだけの電流を制御する方法です。簡単な回路でモーターの回転数を上げることができますが、 低回転時に問題が起こります。エネルギー損失が大きくなり、電源効率が悪くなってしまうのです。

もう一つは、定電流法と呼ばれる方法です。この方法ではモーターのコイルに流れる電流値を常にフィードバックし、基準電圧と比較することで 常に同じ値の電流を流すように制御する方式です。モーターの定格よりも数倍高い電源電圧が必要ですが、回転数が上がるばかりでなく、 電源効率も良くなるので省エネルギー化にも有効です。 このような方法を実現するスイッチング方式のステッピングモーター駆動回路は複雑になりますが、専用のドライバICを用いることで比較的 簡単に構成できるようになりました。

ところで、赤道儀のステッピングモーター駆動には、マイクロステップという方式がよく用いられています。 ステッピングモーターの最小ステップは、ステーターコイルのピッチによって決まってしまいます。これを細かくすれば位置決め精度は増しますが、 加工技術面から限界があります。マイクロステップ駆動は、モーターの１ステップに対する入力電流を階段状に細かく変化させて 微少な送りを実現する方式です。一般的には１６分割マイクロステップ駆動が用いられますが、赤道儀用としては３２分割のモータードライブも あります。ドイツ製モータードライブでは６４分割のタイプさえあります。 ここまで来ると、ステッピングモーターは無振動でスムーズに回るはずです。

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ピッキングの作業はどのような業種であっても、物流倉庫全般の課題となっています。その理由をお伝えします。

消費者のEC化率の向上
消費者のEC化ニーズの急増により、物流倉庫の自動化は急務となっています。

近年の消費者のEC化率の上昇は目を見張るものがあります。2019年に経済産業省が発表した国内におけるBtoC-EC（消費者向け電子商取引）市場規模は、前年比7.65％増の19兆4000億円でした。

新型コロナ禍における巣ごもり消費の拡大や、厚生労働省が公開した「新しい生活様式」でネットショッピングを推奨している影響で、今後もさらにEC利用が増加する見通しです。

今後も増え続けるEC需要に対応した体制を整えることが、物流倉庫の喫緊の課題となっています。

作業者の人手不足
過熱する消費者のEC化と反比例して、工場現場では手不足の問題が深刻化しています。

物流現場では作業を担える人手不足が進行しているものの、全般的な労働人口減少のあおりを受けて、作業者の新規採用も難航しています。

人手で商品のピックングを行うのは限界に達しており、現場からはロボットの活用ニーズが高まっているのです。
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①防塵対策がされている
ロボット内での防塵
クリーンロボットは部品の磨耗によるホコリの発生を最小限に抑える作りになっているのが特徴です。

たとえばアーム型の多関節ロボットの関節部など、すり減りやすい箇所にテフロンなどの耐摩擦性素材を採用するといった防塵対策が施されています。

ロボット外への防塵
クリーンロボットの駆動部は発塵を防ぐためにカバーで覆われており、気密性が最大限に保たれています。

また回転部と固定部との境に特殊なシーリング材を使用することで、稼働中にホコリが外へ漏れないような構造になっています。

②発ガス対策がされている
真空空間では圧力が低いため材料中に含まれる成分がガスとなって放出され真空度を下げてしまう恐れがあります。

そのため真空ロボットはアルミニウムやステンレスといった発ガスが少ない材質で製造されます。

③潤滑油の蒸発対策がされている
産業用ロボットを動かすためには潤滑油が必要ですが、真空ロボットは特に低気圧による油の蒸発を厳密に防ぐ設計になっている点が特徴です。

また出来るだけ蒸発や飛散の少ないグリース（潤滑剤）を使用し余分なグリースを拭き取るよう徹底する必要があります。

④放熱対策がされている
真空のクリーンルーム内は無空気であるため、発熱源があると熱が逃げにくくロボットが高温になる可能性があります。

そのため発熱部には熱伝導率の良いアルミニウムなどの素材が使われます。

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