コギングトルクとディテントトルクの違いを徹底解説！初心者にも分かる図解付き

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コギングトルクとディテントトルクの違いを徹底解説

コギングトルクは、電動機やスピンドル、ロボットなどで出てくる“引っかかり”のような力です。
具体的には、ローターがステータへの磁石の配置や鉄心の形状のくせの影響で、一定の角度で小さくなると大きくなる、つまり回転を始めたり止めたりする際に感じる周期的なトルクの変動を指します。
コギングトルクは主に永久磁石の相互作用と歯車の歯の形状、定常運転時の平均トルクとは別の、回転方向に沿った寸法的・磁気的な凹凸によって生まれます。結果として、滑らかでない動き、微小な振動、駆動回路の分解能に影響することがあるのです。

一方ディテントトルクは、モーターが何もしない状態・ニュートラル状態で現れる“ときどき感じる力”のことです。
主にステータにある磁気ポテンシャルの谷と山の位置合わせによって決まり、回転を始める力、または回転を停止させる際の戻りの力として現れます。
ディテントトルクは必ずしも有効な駆動力ではなく、むしろモーターを止めているときにも感じられる静的な抵抗です。
スムーズな回転を邪魔することがあるので、設計者は磁極の配置、歯の形状、コイルの巻き方を工夫してこの影響を抑えようとします。

実務での影響と対策のポイント

この違いを日常のプロジェクトに置き換えて考えると、コギングトルクが原因で起こる“段差のある滑らかさの欠如”が、3Dプリンターのステップモーターなどでよく見られる現象だと分かりやすくなります。
コギングトルクは、プリンタのX軸やY軸が動くときに、微妙に止まりそうになる場所を作ってしまいます。これを避けるには、歯車の設計を見直したり、モーターを多相駆動にする、あるいはソフトウェアで微小ステップを増やすといった対策が挙げられます。
また、ディテントトルクは静的な抵抗として現れるため、停止状態からの再起動時に大きな影響を与えることがあります。例えば、長時間停止していたロボットの関節が突然動き出すとき、ディテントトルクの影響で初動が揺れることがあります。ここでは設計として、磁極間のギャップ調整、材料の選択、温度補償などの工夫が必要です。

able> 項目 コギングトルク ディテントトルク 特徴 磁極と歯の形状の組み合わせによる周期的な力の変動 磁極間の谷と山の位置合わせによる静的な抵抗 影響 回転の滑らかさ低下、起動時の引っ掛かり 停止・再起動時の初動安定性に影響 対策 歯車設計の最適化、偏心の削減、スキューの導入 磁極間ギャップの調整、材料選択、温度補正 ble>

ピックアップ解説

ある日の放課後、友達と机の前で小さなモーターの模型をいじっていた。コギングトルクって言葉は最初、磁石と歯車の“癖”みたいな何となくの印象だった。けれど実は、それはモーターの内部で起こる“動きの癖”の正体で、歯車の形が微妙に揃っていないとくり返し同じ場所で止まろうとする力が現れる。私たちはそれを減らす方法をいろいろ試した。歯のピッチを少しずらしたり、コイルの巻き方を変えたり、ソフトウェアで微小ステップを増やしたり。結果、動きが滑らかになり、模型の動作が安定して、会話の中で「結局、工夫の積み重ねが大事なんだ」という結論に達した。そんな雑談は、学校の授業だけでは学べない”現場感”をくれた。

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