NEMA17ステッピングモータ選定ガイド　取り付け寸法の規格から、用途・選び方・課題解決まで

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ステッピングモータを選ぶ際に「NEMA17」という言葉をよく目にします。「NEMA17」とは性能を示す型番ではなく取り付け寸法を示す規格であり、NEMA17ステッピングモータと言っても種類によってその能力は大きく異なります。本記事では、NEMA17の正しい意味、選定時に見るべきポイント、そして用途に合わせた最適化方法までを体系的に解説します。

NEMA17は「約1.7インチ角のフランジ寸法」など取り付けに関する物理サイズを示す規格

NEMA17はNEMA23などと同様に、ステッピングモータのフランジ寸法や取り付け穴の位置などを標準化したサイズを表します。それらを「NEMAサイズ」と総称することもあります。NEMA（National Electrical Manufacturers Association）はアメリカの規格団体の略称で、ステッピングモータについてはNEMA ICS 16-2001で定められた規格です。

NEMA17は「1.7インチ（約42mm）角のフランジ寸法」に対応しています。モータの取り付け寸法などに対する互換性を確保するためのものです。

NEMAサイズでは角形フランジ寸法の他に、円形フランジの直径、取り付け穴の径と位置、インローの直径（インロー径）と奥行きなどが定められています。

次の表は、NEMAサイズごとに規定されている各寸法をインチで表したものの例です。NEMA ICS 16-2001の「Table 2 ― Shaft number designation」および「Table 4 ― Dimensions for mounting flanges for inch dimension motors」から抜粋し整形してあります。

NEMA規格　Motion/Position Control Motors, Controls and Feedback Devices 

ASPINAステッピングモータSTA-42Dシリーズの外形図の例。枠で囲った要素についてNEMA規格で定められている。図中の数字の単位はmm。

NEMA17では性能は決まらない

NEMAサイズは前述の通り、主に取り付け面についての寸法を規定しているだけで、その他の物理サイズやモータの性能（トルクや電気特性など）は規定していません。モータ長やシャフト長だけでなく、トルク、電気特性、ステップ角、などはNEMAサイズとは無関係です。また同じNEMA17でも、モータの長さや巻線仕様などによって性能は大きく変わります。例えば、「このトルクを得るにはNEMA17のステッピングモータでいいだろう」という推測は必ずしも成立しません。

NEMA17ステッピングモータの選定に必要な要素の理解のため、簡潔にステッピングモータの基礎を説明します。

ステッピングモータは、他のモータに比べて次のような特徴があります。

これらは、後述するNEMA17ステッピングモータの選定に直結する、理解しておくべき基礎的な事柄です。

NEMA17ステッピングモータは様々な用途で広く利用されています。ASPINAのNEMA17ステッピングモータの機種を、おおまかな用途と合わせて次の表に記します。

この表に記載の情報は、本記事公開日時点のものです。

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ただし用途によって求められる性能が全く違うため、NEMAサイズだけではどのモータが良いか判断できません。また同じ用途でも設計要件がいつも同じとは限りません。ASPINAでは具体的な設計要件に最適化したカスタムモータをご提供しています。

その他にもASPINAは、仕様が固定で1個から買える既製品のステッピングモータも「プレクスモーション」ブランドで販売しています。

NEMA17を選ぶときに“寸法以外の仕様”が重要

「どのNEMA17ステッピングモータを選べばいい？」という疑問に対しては、NEMA17として規定されている物理サイズに加え、用途に合わせて次のような仕様を確認する必要があります。性能に関する事柄が多く、選定に特に重要なポイントです。

ステッピングモータの選定では、「NEMAサイズ＝性能」と誤解してしまったり、トルク・駆動条件・周辺仕様の検討が不十分になったりしがちです。これは既製品でもカスタム品でも共通して起こりやすい問題であり、適切なモータを選べない原因になります。NEMA17といったNEMAサイズからの選定で陥りやすい“見落とし”の例は次の通りです。

フランジ寸法だけで選んでしまい、必要トルクを満たせない

ステッピングモータの選定ではまず、装置側のフランジピッチに合うNEMAサイズを選定することから始めることが多いです。しかし NEMAサイズ＝出力性能ではなく、同じNEMAサイズでも出せるトルクレンジは、軸方向の長さによって大きく異なります。このため軸方向のスペースが不足していると、必要トルクを満たすNEMA17のモータが選べずにNEMAサイズを上げざるを得なくなり、機器側の取り付け部の形状変更が必要になるかもしれません。

必要トルクの算出が甘く、モータ長・駆動方式の選定を誤る

必要トルクを正確に把握しないままサイズ選定を進めると、次のようなミスマッチが起こりやすくなります。

これは既製品のステッピングモータでも、カスタム設計でも同様に起こり得ます。選定の本質は「必要トルクとモータ仕様の整合性」にあるため、ここを誤ると後から性能不足を調整することが困難になります。

駆動条件との整合を見落とす

モータの選定では、モータ単体の性能だけでなく、ドライバ側の条件との整合も重要です。起こりうる問題は次の通りです。

これは 既製品のステッピングモータをそのまま取り付けて使用する際だけでなく、カスタムモータでも駆動条件の設定を誤れば同じ問題が発生します。

シャフト仕様・取り付け条件・環境要件の検討漏れ

トルクやNEMAサイズの検討が中心になり、次の要素が後回しになると、実装段階で問題が発覚することがあります。

これらは 性能とは直接関係ありませんが、実際には“装置に組めない”“組み込んでも使えない”という深刻な問題につながる要素です。

ASPINAのステッピングモータにおける、ステップ角、NEMAサイズ、巻線方式、軸方向の長さ別のトルクレンジ（パルス周波数1000pps）の例

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ステッピングモータの選定では、NEMAサイズだけでは判断できない要件や、トルク・駆動条件・取り付け仕様など多くの要素が複雑に関係します。そのため、検討の途中で例えば「どれが仕様を満たすモデルか分からない」「NEMA17では性能が足りなそう」といった壁にぶつかることがあります。

こうした状況は決して特殊なケースではなく、また既製品・カスタム品を問わず起こり得るものです。

その解決策の一つが、モータそのものを知り尽くし、かつモータ単体だけでなく装置側の条件や駆動・制御方式まで含めて最適解を探せる専門家に相談することです。ASPINAでは、まさにこの“選定段階での行き詰まり”に対して総合的に支援できる体制を整えています。

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 ASPINA経営戦略室（ASJ-CS）著