コアレスモータとは？仕組みや特徴、デメリット

軽量かつ高効率であるコアレスモータは、産業用ロボット、精密機器、ドローンなど、さまざまな用途で利用され、今後も技術の進展とともに需要は増え続けると思われます。

この記事ではコアレスモータの初心者でも理解できるように、専門的な内容をわかりやすく解説しています。また、技術情報に基づいた、適切なコアレスモータの選び方も説明しています。

FA機器のコンサルティングを受けて、

・省力化、省人化してコストダウンしたい
・生産性アップして売上を上げたい
・人的ミスを減らして品質価値を高めたい
・どのメーカーの自動化設備を使えば効率的かわからない

という場合は、お気軽に株式会社FAプロダクツまでお問い合わせください。
関東最大級のロボットSIerとして、最適化のご提案をさせていただきます。

📊　産業用ロボットの実績一覧を見る

🏭　装置の製作事例を見る

１．コアレスモータとは？仕組みやコア付きモータとの違い

（1）コアレスモータの基本構造・仕組み

コアレスモータとは、ローターに鉄の芯（コア）がない構造のモータを指します。

図1 コアレスモータのコイル

コアレスモータの基本構造には、以下のような特徴があります。

①コイルの配置

通常のモータでは、鉄心の周りにコイルが巻かれていますが、コアレスモータでは鉄心が無く、コイルは筒状またはかご状に巻かれています。この配置により、コイルが直接磁場と相互作用し、効率的な回転が可能です。また、コアがないことで「コギング」と呼ばれる回転の抵抗がなくなり、滑らかな回転が実現できることが特徴です。

②低慣性ローター

鉄心がないことで、モータの回転部分（ローター）が軽量化され、慣性が低減されます。コアレスモータは加速や減速が非常に素早く、高い応答性があります。

③永久磁石

強力な永久磁石が配置されており、コイルと磁石の間で発生する磁場の相互作用によってモータが回転します。この仕組みは、従来のモータと同様ですが、鉄心がないことでスムーズな回転を実現しています（図２）。

図２　コアレスモータの基本構造

（2）コア付きモータとコアレスモータの違い：トルク・応答性・発熱等

コア付きモータとコアレスモータの違いは構造と性能にあります。

以下の表は、一般的なモータであるコア付きモータとコアレスモータの違いを、特徴・メリット・デメリットに注目してまとめました。

	特徴	メリット	デメリット
コア付きモータ	・ローターの中心部に鉄製のコアがあり、その周りにコイルが巻かれている・コアの周りにコイルを巻いて磁場を発生させる	・コアが磁場を増幅する役割を果たし、モータのトルクを高めるのに寄与	・コアの存在によってモータの慣性が増し、回転の応答性がやや遅く、発熱が多くなる
コアレスモータ	・鉄のコアを省き、コイルが筒状やかご状に巻かれている	・軽量で回転の応答が非常に速く、発熱が少ない・軽量化と高い効率性を実現	・トルクはコア付きモータに比べて低くなる傾向

※コアレスモータのメリット・デメリットは2章（3）でも詳しく解説しています。

コアレスモータは主に直流（DC）モータとして利用されることが多く、小型で精密な制御が求められる用途に向いています。
例えば、時計のムーブメントに使われているモータは、ほとんどがコアレスモータです。正確な時間を刻むために、高精度な制御が求められるためです。スムーズな動作と低ノイズ特性により、ドローン、医療機器、時計のムーブメントなどでも活用されています。
コア付きモータとコアレスモータの使い分けを理解することで、用途に応じた最適なモータ選びができるようになります。

コアレスモータの用途については3章で詳しく解説しています。

２．コアレスモータの特徴とメリット・デメリット

（1）コアレスモータ技術の仕組み

コアレスモータのローターは、通常、銅の巻線を使っています。巻線は、中空の円筒状またはカップ状の巻線構造となっています。
構造の違いによる特徴は以下の通りです。

中空の円筒状構造	銅線を円筒状に巻くことで、均一な磁場分布を実現し、慣性を減少させ、応答性を向上
カップ状の巻線構造	巻線が内側に向かって配置され、小型化と高トルクを実現

また、コアレスモータでは効率的な磁場生成が可能です。コアレスモータの巻き線は、鉄心がないため磁束が巻線全体を効率的に通過し、エネルギーロスを抑えることができます。
コア付きモータでは、鉄心が磁場を導く役割を果たしますが、鉄心の抵抗によるエネルギーロスが発生することがあります。

（2）低端子間抵抗と高端子間抵抗

端子間抵抗とは、モータの電源端子間の直流抵抗のことで、低いほど電力損失が少なく、効率が向上します。
コアレスモータで低端子間抵抗と高端子間抵抗は、モータの性能や効率に影響する重要な要素です。

一般的にコアレスモータは、通常のモータに比べて端子間抵抗が低いため、少ないエネルギーで高トルクを生み出すことが可能です。低端子間抵抗は、短時間で高い力を必要とする状況に適しており、例えば、ドローンの推進装置など瞬発的なパワーが必要な用途に向いています。
一方で、モータの制御性や安定性が重視される用途では、相対的に高い端子間抵抗が有利なこともあります。例えば、ロボティクスなどの精密な動作制御を必要とする場合です。

コアレスモータは、用途に応じて低端子間抵抗と高端子間抵抗のバランスを最適化することが重要です。

（3）コアレスモータのメリット・デメリット

コアレスモータは、特に精密制御が求められる分野で強みを発揮する先進的な技術で、応答性の高さや効率的なエネルギー消費は、多くの現代技術にとって非常に重要な要素です。
一方、メリットを活かすためには、デメリットについても考慮する必要があります。モータの特性を正しく理解し、適切な用途で活用することで、コアレスモータの本領を発揮できるでしょう。

ここでは、コアレスモータのメリット・デメリットを紹介します。

①コアレスモータのメリット

コアレスモータのメリットは以下の通りです。

軽量でコンパクト	・鉄心がないため、軽量で小型の設計が可能・持ち運びが容易で、デバイス全体のサイズを抑えられる
高い応答性	・コアレス構造により、回転の慣性が小さく、制御の応答性が非常に高い・精密な制御が求められる産業機器や医療機器などに向いている
滑らかな回転	・コアレス技術により、コギング（不規則な回転のムラ）が発生しないため、非常に滑らかな回転・映像機器やカメラのギンバルなどの用途で重宝されている
高効率	・低端子間抵抗のおかげで、エネルギー効率が良く、電力消費を抑えながら高いトルクを発揮できる

②コアレスモータのデメリット

コアレスモータのデメリットは以下の通りです。

コストが高い	・製造に高度な技術が必要なため、一般的なコア付きモータよりコストが高い・特に、産業用の大型コアレスモータではコストが問題になることがある
発熱がある	・コア付きモータに比べて、コアレスモータは鉄心がないため発熱は少ない傾向・ただし、コアレスモータも高負荷や高回転で使用すると発熱することがありる・コアレス構造では、巻き線が外部に露出しているため、放熱効率は良好だが、冷却システムが必要なこともあるため設計段階で発熱に対する考慮が必要
大きなトルクが苦手	・軽量である分、大きなトルクを必要とする用途には不向き・そのため、重機や大型機械には適していない場合がある
耐久性の課題	・一部のコアレスモータは、長時間の高負荷運転での耐久性が課題となることがある・特に、特殊な環境での使用を考える場合は、選定に注意が必要

３．コアレスモータの用途と応用分野

軽量かつ高効率であるコアレスモータは、産業用ロボット、精密機器、ドローンなど、さまざまな用途で利用され、今後も技術の進展とともに需要は増え続けると思われます。ここでは、コアレスモータの具体的な用途と応用分野について紹介します。

（1）産業用ロボットの用途

コアレスモータは、産業用ロボットの分野で重要な役割を果たしています。軽量で高効率な特性が求められる電動化技術の進化に伴い、コアレスモータが使われることが増えています。
例えば、産業用ロボットのアームにコアレスモータが使用されています。コアレスモータの軽量性とスムーズな動作特性により、精密な動きが可能となり、生産性の向上に寄与しています。大手自動車メーカーでも、生産ラインのロボット操作にコアレスモータを採用する例が増えており、効率的な製造が可能となっています。

コアレスモータは電動化技術の進展に不可欠な要素であり、今後のさらなる技術革新にも期待が寄せられています。

（2）精密機器や医療機器への応用

コアレスモータは精密な動きが求められる機器に最適で、時計やカメラのレンズ駆動装置、医療機器などにも幅広く利用されています。特に医療分野では、信頼性が高く精密な操作ができるコアレスモータの特性が評価されています。
具体的な活用例は以下の通りです。

カメラ	細かな位置調整が求められるオートフォーカス機構に活用
医療用ロボット	精密な操作が必須である外科手術で使用されるロボットアームに採用
時計	高級時計のムーブメントに使用され、高精度で滑らかな針の動きを実現

精密機器において滑らかな動作は重要な特性で、コアレスモータのトルクリップル（回転の不均一性）が非常に少なく、滑らかな動作が可能である点が適しています。

（3）ドローンや小型デバイスでの活用

コアレスモータは、ドローンや小型デバイスといった軽量で高性能を求められる分野でも活躍しています。
特に、ドローンの分野では、モータの軽量性と迅速な反応が重要であり、これらの要件を満たすコアレスモータが選ばれることが多くなっています。
コアレスモータの特徴である、軽量で、加速や減速の反応速度が速いことから、ドローンの安定した飛行制御が実現され、風の影響を受けやすい状況でも素早く補正が可能です。
ドローン市場は、国際的にも急成長しており、日本でも農業や建設現場での利用が増加しているため、今後もコアレスモータの需要は高まると予想されます。

また、小型デバイス分野では、スマートフォンのバイブレーション機能にコアレスモータが使用され、ユーザーが違和感を持たない自然な振動が可能となっています。

４．コアレスモータの選び方

コアレスモータは、使用環境や目的に合った選び方が重要です。
ここでは、使用環境に適したコアレスモータの選び方、整流システムの違い、ブラシの種類について解説していきます。

（1）使用環境に合ったコアレスモータの選び方

コアレスモータを選ぶ際には、使用する環境や目的に応じて適切なモデルを選ぶことが重要です。

コアレスモータは、低慣性で高速回転が可能であるため、軽量で高精度な動作が必要な用途に適しています。一方で、高負荷や過酷な環境で使用する場合は、耐久性や負荷に耐える仕様が必要です。
例えば、医療機器で使用される精密ポンプの場合、非常に正確な制御が必要であることから応答性の高いコアレスモータがよく選ばれます。また、産業用ロボットで重い部品を持ち上げる用途ではトルクが重要となるため、トルク特性を慎重に選定する必要があります。

使用環境に合ったコアレスモータを選ぶ際には、必要な回転速度、トルク、耐久性、動作環境の条件を確認することが特に重要です。

（2）整流システムの種類と選び方：ブラシ付きモータとブラシレスモータ

コアレスモータを選ぶ際には、整流システムの違いも考慮に入れるべきです。整流システムは、「ブラシ付きモータ」と「ブラシレスモータ」の2種類があります。（図３）

図３　DCモータの種類

ブラシ付きモータは、ブラシとコミュテータによって電流の流れを切り替えるため、構造がシンプルでコストが低い傾向があります。また、低速でのトルクが安定しているため、一定の速度で動作させる用途に向いています。ただし、ブラシは摩耗するため、定期的なメンテナンスが必要となります。例えば、時計のムーブメント、小型電動工具などで使用されることが多いです。

ブラシレスモータは、電子的に整流するため摩耗が少なく、寿命が長いという特徴があります。高効率で高速回転が可能なため、精密機器などの用途に適しています。
コアレスモータの整流システムを選ぶ際には、コスト、寿命、効率、用途に応じた特性を理解して選択することが大切です。

（3）グラファイトブラシと金属ブラシの違い

コアレスモータで使われるブラシの素材として「グラファイトブラシ」と「金属ブラシ」の2種類があります。それぞれのブラシには異なる特性があります。

ブラシの種類	特徴	活用例
グラファイトブラシ	・柔らかい素材であり摩擦が少ないため、モータとブラシの寿命が長く、騒音も比較的低い・静音性が求められる用途や長時間使用する機器に向いている	家庭用扇風機
金属ブラシ	・耐久性が高く、電気伝導率が良いため、大きな電流を流す用途や高トルクが必要な環境で使用	ドリルなどの電動工具

ブラシの素材を選ぶ際には、耐久性、静音性、コスト、求められる電流、トルクの特性を考慮することが大切です。

５．コアレスモータの主要メーカ5選

ここでは、コアレスモータの主要メーカをご紹介します。

コアレスモータ株式会社	【特徴】コアレスブラシレスDCモータ、ACサーボモータ、ギヤインモータ、ICファンモータ、リニアモータなど、多数のモータ関連の開発、製造、販売を行っています。コアレスモータについてのYouTube発信も行っています。【会社概要】〒242-0007 神奈川県大和市中央林間4丁目9番3-2号 url：https://www.cls-motor.com/outline/company
ニデック株式会社	【特徴】精密小型モータから超大型モータまで、幅広くモータ事業を行っています。具体的には、精密小型モータ、車載及び家電・商業・産業用モータなどの取り扱いがあります。【会社概要】京都府京都市南区久世殿城町338番地 url：https://www.nidec.com/jp/corporate/about/outline/
シチズン千葉精密株式会社	【特徴】製造販売をしている品目としては、コアレスＤＣサーボモータ、ブラシレスモータ、小型精密ＡＣサーボモータなど、モーター関連が多数あります。【会社概要】本社工場〒276-0047 千葉県八千代市吉橋1811-3 url：https://ccj.citizen.co.jp/company/outline
シチズンマイクロ株式会社	【特徴】製造品目として、マイクロモータ、エンコーダ及びその応用製品・小型精密部品などがあります。企業理念として“小さくとも一流”を掲げています。【会社概要】〒350-1251 埼玉県日高市高麗本郷712番地 url：https://mic.citizen.co.jp/about02.html
タキロンシーアイ株式会社	【特徴】モータおよび電子部品の製造・販売を行っています。その他に、合成樹脂製品の製造・加工・販売、無機化学工業製品の製造・販売など、多数の品目を扱っています。【会社概要】東京本社：東京都港区港南二丁目15番1号品川インターシティ大阪本社：大阪市北区梅田三丁目1番3号ノースゲートビルディング url：https://www.takiron-ci.co.jp/corporate/outline.html

６．コアレスモータに関するご相談は株式会社FAプロダクツへ

FAプロダクツは年間200台もの実績がある関東最大級のロボットシステムインテグレーターです。一貫生産体制をとっており、設計から製造までをワンストップで対応。費用・時間にムダなく最適化を行うことができます。
コアレスモータについても、ぜひご相談ください。

📊　産業用ロボットの実績一覧を見る

🏭　装置の製作事例を見る

また、導入前に「Plant Simulation」や「Process Simulate」のシミュレーションを行うことで、ムダの削減・設備の最適配置・生産性向上を実現できます。
・Plant Simulation：生産ラインや物流フロー全体の流れをシミュレーション
・Process Simulate：ロボットや機械の動作を3Dで再現し、干渉や作業効率を検証
FAプロダクツでは、シミュレーションの活用支援も行っておりますので、ぜひご相談ください！