스태핑 모터

2상. 5상 스테핑모터

개요

일반적으로 펄스 모터 (Pulse Motor) 스테핑 모터 .디지털 모터라고도 합니다.대부분은 스태핑 모터로 통칭하기도 합니다.스테핑 모터는 외부의 별도 전원 DC전압 과 전류를 모터의 각 상 단자에 스위칭 방식으로 입력 시켜줌에 따라서 일정한 각도로 회전을 하는 모터를 의미 합니다.스태핑 모터의 회전 각은 스태핑 모터 드라이브에서 설정한 입력 펄스의 총 수에 비례하며 모터의 속도는 1초당 입력 펄스 수 (PPS)에 비례 하게 됩니다.

내용

스테핑 모터의 경우에는 서보 모터나 백터인버터와 같이 모터의 회전 각에 따른 피드백 신호가 필요하지 않습니다.디지털 방식의 제어 방식이어서 디지털 모터라고도 하는데 일반적으로 스태핑 모터라 합니다. 스테핑 모터는 고정자에 다상 권선을 감은 다름에 내부에 돌극형 회전자를 배치하고 고정자 권선을 차례대로 여자 시키게 되면 회전자는 흡인이 되어 회전하게 되는 원리입니다. 이와 같이 고정자 권선을 순서대로 여자 시키면 드라이브에서 보내준 펄스만큼의 스탭(STEP)을 정확하게 구동하게 되는 것입니다. 1상 여자 방식은 주파수가 높아 가면 난조 현상이 발생되는 결점이 있어 2상 여자 방식을 사용하면 한 스태프의 각도는 1상 여자방식의 1/2 값이 됩니다. 또한 펄스를 모터에 공급하기 위해서는 트랜지스터 및 다이오드등의 반도체를 사용하는 별도의 회로구성이 필요하며 이러한 제품은 완성품으로 제조사에서 공급합니다.

바이폴러 방식

제품

스테핑 모터 제조회사는 국내외에 여러 곳이 있는데 국내 오토닉스 스태핑 모터에 대하여 알아 봅니다.오토닉스에서는 2상과 5상의 스태핑 모터가 있습니다.2상과 5상 스태핑 모터에서 드라이브에 의하여 스탭 각을 결정하게 되어 컨트롤러와 드라이브 스태핑 모터의 결합 형태에 따라서 구동방식이 결정 됩니다. 2상의 경우 일반적으로 분해능(Resolution)은 1.8도로 회전당 200step/rev 이지만 90도의 범위인 회전당 4스탭까지 가질 수 있습니다.5상 스태핑 모터의 경우에는 2 상보다 작은 스탭각을 가지기 때문에 레졸루션과 높은 가속 및 감속을 할 수 있는 장점이 있습니다.또한 2상보다 오버슈팅(Overshooting)과 언더 슈팅(Undershooting) 현상에 의한 탈조 가능성이 적습니다.높은 정밀도를 가지는 장소에서는 5상 스태핑 모터의 시스템이 요구되지만 스탭 각의 비율로만 계산 하였을 경우에는 2상 스태핑 모터가 보다 더 좋은 정확도를 가질 수도 있습니다또한 토크에 있어서 2상 및 5상 모터의 출력 토크의 차이는 미미하지만 5상 모터가 보다 많은 유용한 토르크를 가지고 있습니다.해프(Half) 또는 마이크로스텝 5상 모터는 추가적으로 상을 활성화함으로써 10%까지 토크를 증가시킬 수 있다.스테이터 활성화는 로터의 자속(Magnetic Flux)을 당기는 전자석을 발생시키며,자속은 법선(Normal) 및 접선(Tangential) 벡터로 유입되어,법선(탄젠트) 성분이 존재할 때, 토크를 발생시킵니다.각 상은 모터 전체 출력 토크에 사인 모양의 토크 전치(Displacement) 원인이 되며피크(Peak)와 밸리(Valley) 사이의 차이가 토크 리플이 되며, 이것은 진동의 원인이 됩니다.2상 모터에 비해, 5상 모터에서의 추가적인 상은 전반적인 토크 리플을 감소시킴니다. 5상 모터의 보다 적은 토크 리플, 즉 보다 적은 진동 특성은 2상보다 부드러운 움직임을 가지게 됩니다.

오토닉스 스태핑 모터 관련 자료

AK Series

기타 내용

2상과 5상 스테핑 모터의 가장 큰 차이점은 분해능진동, 소음 특성의 차이입니다. 스테핑 모터의 구동원리는 1 스텝씩(2상 모타의 경우1.8도.5 상의경우0.72도) 증가되어 회전되기 때문에 정지시 감쇄진동 형태의 UNDERSHOOT와 OVERSHOOT를 반복,감쇄 진동하는특성이 있습니다.따라서 스텝이 진행될 때마다 진동이 발생 하는 구동 특성을 가지고 있다진동의 크기는 기본적으로 UNDERSHOOT, OVERSHOOT의 크기에 비례 합니다.때문에 기본 스텝각이 큰 2상이5상보다는 훨씬 더 큰 진동 특성을 보인다.2상과 5상의 레졸루션(분해능)에서 5상 모터는 10극(상 당 2극)을 가지며, 로터는 다음 상에 정렬되기 위해서 Tooth Pitch의 1/10만큼만 이동합니다. 반면 2상 모터는 8극(상 당 4극)을 지니며, 각각의 상으로 치 피치의 1/4만큼 이동하게 됩니다. 이러한 특성은 2상 모터가 1회전 당 200번의 스텝을(스텝 당 1.8도) 가지도록, 5상 모터가 1회전 당 500번의 스텝을(스텝 당 0.72도) 가지도록 합니다. 5상 모터의 증가된 레졸루션은 그 고유한 디자인에 기인한다. 5상 스테핑 모터가 마이크로스텝 전용드라이버와 같이 사용될 때는 0.00288도 정도의 작은 스텝 각을 가질 수 있으며, 기술의 진보에 따라 위치 정확도(Position Accuracy)와 반복성(Repeatability)은 모터의 기계적 정확도에 발전하고 있습니다.

AK-2 2상 스태핑 모터.pdf

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