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まず初めに、駆動機構を決定しなければなりません。

代表的な駆動機構としては、単純な回転体をはじめ、ボールねじ、ベルトプーリ、ラック・ピニオンなどがあります。

スイッチング電源

そして、負荷計算に必要な寸法、質量や係数などを決めます。

基本的な項目を以下にあげてみます。

・搬送物の寸法と質量（または密度）

・各部品の寸法と質量（または密度）

・可動する部品の摺動部の摩擦係数

ギヤードモーターの簡易的な選定の流れ

1. 定格の確認…電圧、周波数、三相/単相の区別、インバータ駆動の有無、端子接続方法と端子箱仕様を確認します。

2. 使用環境の確認…周囲温度、屋内仕様/屋外仕様、防塵仕様、防水仕様、防食仕様などの特殊環境、防爆区域かどうかの確認をします。

3. 相手機械の仕様…用途、慣性モーメント、負荷トルク、運転頻度、回転速度や取付け方法等の確認をします。

取付け方法には平行軸タイプ、直交軸タイプが有りますが、近年は機械の駆動軸に直結する直交軸タイプのホローシャフト取付けタイプ（中空軸タイプ）の製品が多く採用されています。

直交軸のホローシャフト取付けタイプ（中空軸タイプ）は機械に直結するため、軸締結装置（カップリング）やVプーリー/Vベルト、チェンやスプロケット等を介さず組込め、省スペース、コストダウン、また安全に取付けができます。

また、トルクアームを使用して取り付けるのが一般で、取付け時に精密な芯出しができなくても取付けが可能です。正確な芯出ができずに取付けて、軸回りからオイル漏れの原因になるトラブルから回避できます。

中空ステッピングモータ

4. モーター出力の計算（減速比の算出）

出力=所要トルクX回転速度/9550X機械効率

5. サービスファクターの決定をします。

【サービスファクターの表示例】

■均一荷重の場合

・一日当たり 3時間以内……SFは0.8

・一日当たり10時間以内……SFは1.0

・一日当たり24時間以内……SFは1.2

■軽衝撃の場合

・一日当たり 3時間以内……SFは1.0

・一日当たり10時間以内……SFは1.23

・一日当たり24時間以内……SFは1.35

■重衝撃の場合

・一日当たり 3時間以内……SFは1.35

・一日当たり10時間以内……SFは1.50

・一日当たり24時間以内……SFは1.60

6. 出力軸許容トルク、許容ラジアル荷重の確認をします。

7. 負荷慣性モーメントJと許容始動頻度の確認をします。

8. 許容始動頻度（熱容量）の確認をします。

9. ブレーキ特性の確認、結線方法の確認、停止時間の算出、ブレーキライニング寿命の確認をします。

10. 仕様の決定

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三相誘導モータと単相誘導モータの防滴保護型の多くは、IP22です。

第1記号の人及び異物に関する保護は「保護型」です。保護型は、指などが回転部分や導電部分に触れない構造で、直径12mm以上の固形異物が侵入しないレベルの保護です。

第2記号の水に対する保護は、鉛直から15度以内で落下する水滴によって有害な影響を受けない構造です。

保護型（IP2x）の冷却は、回転子に取り付けたファンで通風入口孔から空気を取り込み、内部を空冷します。この自由通風型の冷却はIC01です。

防滴保護型（IP22）は、モータの外被が閉じられていない開放型です。防滴保護型は、防水性能も低いため、室内で、水がかからず、湿度も低い環境での使用に向いています。この設置環境に合えば、比較的安価で小型の防滴保護型の誘導モータを使うことができます。

三相誘導モータでは、全閉型（IP44以上）が標準で、防滴保護型は少ないです。

単相誘導モータでは、家庭用の家電製品など防滴保護型が多いです。

防滴保護型の単相誘導モータは、ポンプ、コンプレッサ、乾燥機、精米器、もちつき機などに使われています。

集積式ステッピングモータ用ドライバ

三相誘導モータと単相誘導モータの全閉外扇型の多くは、IP44で、全閉外扇型で防水型はIP45やIP46です。

第1記号の人及び異物に関する保護は「全閉型」で、直径1mm以上の固形異物が導電部分や回転体に触れない構造です。

第2記号の水に対する保護は「防まつ型[4]」です。防まつ型は、いかなる方向からの飛まつによっても有害な影響を受けない構造です。「防水型[5]」は、いかなる方向からの噴流によっても有害な影響を受けないレベルです。

全閉型（IP4x）の冷却は、機械内部の空気は外部と交換されないので、固定子わくの表面からの放熱によります。この外被からの放熱を促進するために、外被にフィンを付けて表面積を増加させ、固定子わくの外側に通風する外部ファンを設けるなどの工夫がされています。この外被表面冷却自力型は、IC411です。

全閉外扇型は、モータの外被が閉じられた全閉型です。全閉外扇型は、密閉構造のため、防水性能を高めていきやすく、室外での使用や、食品など誘導モータごと水洗いされる環境向けの防水型（IP45、IP46）があります。

全閉外扇型の誘導モータは、農業用機械、食品加工機械、工作機械、室外のポンプや送風など、多様な用途で使われています。

屋内の普通の場所では、放熱でき、温度変化が緩やかで、水がかからず、腐食や絶縁の劣化を早める化学的な環境にもさらされません。屋外では、風雨にさらされるため絶縁が劣化しやすいです。

屋内、屋外ともに、設置環境のじんあいの程度によっても選択すべき保護形式が変わります。

中空シャフト テッピングモーター

誘導モータのマニュアルなどにある「じんあい」は「塵埃」と書き、ちりやほこりのことです。モータでは特に、砂じん、灰、鉱石粉など設置環境で拡散している微粒子をいいます。爆発性、爆燃性のある微粒子は、爆燃性粉じんなどと区別します。

屋内の普通の場所では、保護型（IP20）や防滴保護型（IP22）を採用することで、経済的に誘導モータを使用できます。屋内であっても、じんあいの多い設置環境では、全閉型（IP44）、防じん型（IP44-55）を選定します。開放型をじんあいの多い環境で使用すると、空冷の妨げによる温度上昇や、絶縁劣化や、軸受の損傷などの悪影響があります。

屋外の普通の場所では、風雨の影響からモータを保護するため、全閉外扇の屋外型（IP44）を選択します。屋外型は、屋内型と比較して、防水性、防湿性、端子箱の防水構造などが手当されています。屋外でじんあいの多い所では、防じん型（IP44-IP55）を選定します。じんあいの程度は、降じん量（g/m2）などで判断します。

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モータの動力源となる電気には、直流（DC）と交流（AC）があります。直流電流は電池（バッテリ）から、交流電流は発電所の送電から得ることができます。また、交流を整流すると直流に、直流をパルス幅変調等すると交流に変換することができます。

例えば、新幹線は架線の交流電力を取り入れて直流に変換した後、インバータで走行速度に応じた周波数の交流に変換して、モータを駆動しています。

ステッピングモーターバイポーラ遊星ギアボックス

直流電力を動力源とするDCモータの多くは、低回転でトルクが大きく、高回転でトルクが小さいため、始動から高速回転までギア不要で必要なトルクとなります。一方、DCモータは、ロータの回転角に応じて電流の向きを変化させる整流子（ブラシ）が必要で、ブラシは騒音や早期劣化の原因となっています。

ブラシレスDCモータ

交流電力は、発電所から工場や商業施設に三相交流で送電され、家庭や小規模施設には単相で送電されています。ACモータは、三相用と単相用があります。ACモータでは、直流と異なり、入力される電流（皮相電流）の一部が無効電流として発電機に戻されてしまいます（力率）。

ACモータは、整流子が不要である一方、回転数の制御が困難でしたが、交流電力の周波数を可変とするインバータ装置の使用により、回転速度を精密に制御できるようになりました。

交流モータの多くは、回転が速く、低回転時などにトルクが小さいため、機械的な減速機によりトルクを大きくすることが行われています。

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製造業では、早い段階から3Dプリンターの導入が進んでおり、金型の製造などで活用されています。その他に、メンテナンスや作業の補助治具として使い道を広げている企業もあります。

また、試作品の製作に3Dプリンターを用いる企業も、少なくありません。例えば、家電メーカーで試作品製作に取り入れた場合、完成までに要する時間とコスト削減につなげることが可能です。

3Dプリンターはさまざまな種類がありますが、熱溶解積層方式の3Dプリンターは個人でも手に入りやすい価格帯です。そのため、近年では個人で利用するケースも増えてきました。

さまざまな研究機関や普段から3Dを扱っている個人ユーザーが3Dデータを発表し、それがきっかけとなって個人でグッズを製作する人も増加しています。これには、DIYへの関心の高まりも影響しているのでしょう。

なかには、携帯ホルダーや便利グッズなど、3Dプリンターを使って独自のデザインやアイテムを製作・販売することで、副収入を獲得する人も増えています。

教育分野においても3Dプリンターの導入が進み、中学・高校・大学などの教育機関で使われています。

授業で取り入れる場合の使い道としては、生物や物体の構造を理解するためのツールとして使われたり、デザインの授業で立体造形物を取り扱ったりするなど、幅広く活用されています。

小学校の算数では、2次元でイメージすることが難しい円錐や三角錐、円などを立体にして説明することで、図形の苦手意識克服に役立っているようです。算数だけでなく、図画工作や美術でも有効活用されています。

思い描いたものが3Dで形になる体験をすることで、子供たちがものづくりへの興味関心を持つようになるでしょう。また、これまで平面でとらえていたものを立体的な造形物にすることで、理解力が向上するという効果も期待されています。

建築設計では、建築模型の製作に3Dプリンターが活用されており、海外を中心に建築物そのものを製作する建設用3Dプリンターも活用が始まっています。海外では、住宅やオフィスビルの建築などで3Dプリンターが使われています。例えば、ベルギーでは巨大な3Dプリンターを使い、世界初の2階建て住宅を建築しています。

施工費用が安価で済むだけでなく、施工時間が圧倒的に短縮されて人が手を加える労力も格段に減少するので、材料費や人件費の削減も可能です。

日本は地震が多く、建築物の強度や使用する素材、工法はあらかじめ定められているので、3Dプリンターでの建築は難しいといわれています。しかし、3Dプリンターで使える材料を開発している日本企業が増えているため、日本でも建築の一部に取り入れられる日が来るでしょう。

医療関係では、特に歯科医療や歩行補助具・治療用具の制作、手術前のシミュレーションなどで、3Dプリンターの活用事例が多数あります。

歯科医療の場合、総入れ歯の義歯の製作には相当時間がかかりますが、3Dプリンターを導入することにより、数時間での製作が可能です。入れ歯以外にも、被せものや詰めものなど、さまざまな歯科技工物が3Dプリンターを使って製作されています。一人ひとり違った形の歯科技工物をカスタマイズ生産できるため、海外で3Dプリンターの活用が最初に広まったのが歯科医療の分野です。

医療機器としては、特に医療インプラントといわれる人工骨（大腿骨、脊椎、骨接合材など）にも利用されています。また、医療用モデルとして脳・肝臓などの臓器を3Dプリンターで製作することで、手術で切る場所や腫瘍の取り出し方をイメージしやすい形で説明が可能です。

最近では、3Dプリンターでシリコン製の人工心臓を作る研究も進んでいるため、3Dプリンターで人工心臓が作られる日も、そう遠くないかもしれません。

安価な機種が販売されて家庭でも気軽に購入できるようになり、3Dプリンターを楽しむ人も増えてきました。すでに作成されたデータを入力すれば、子供用の玩具を製作するのも容易です。実際に、無料で配布されているデータをもとにして、立体パズルなどの玩具を制作している人もいます。

また、フィギュアも無料で3Dデータが配布されているものもあり、3Dプリンターを使えば短時間で製作が可能です。写真からミニチュア3Dフィギュアを製作するサービスもあり、3Dプリンターは積極的に活用されています。

航空・宇宙業界では、金属材料や炭素材、高機能性樹脂材料など数多くの先端素材が使用されています。複雑な形状の部品も多いので、複雑な形状のものでも製作可能な3Dプリンターとは相性が良いようです。

すでに最大手の航空機メーカー製の機材に登載されている新型エンジンには3Dプリントされた部品が300点以上も使用されています。別の大手航空機メーカーでも、客室内などの内装部品や翼の下の支柱部分などの製作に使用され、機体部品の製作に使われるケースも増えてきました。

エンジン部品を3Dプリンターで製作することで、開発から製作にかかる費用の削減や製作期間の短縮、さらにはメンテナンスでの効率化が実現できるでしょう。

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