스테퍼 모터는 정밀도와 반복성 수준이 필요한 전자 제품 설계에 구현할 수있는보다 간단한 모터 중 하나입니다. 불행하게도, 스테퍼 모터의 구성은 전자 장치가 모터를 구동 할 수있는 속도보다 훨씬 낮은 모터에 다소 낮은 속도 제한을 둔다. 스테퍼 모터의 고속 작동이 요구 될 때 많은 요인들이 작용하기 시작함에 따라 구현이 어렵다.
고속 스테퍼 모터 요소
스테퍼 모터가 고속으로 구동되는 경우 몇 가지 요소가 중요한 설계 및 구현 문제가됩니다. 많은 부품과 마찬가지로 스테퍼 모터 의 실제 동작 은 이상적이지 않으며 이론과는 거리가 있습니다. 스테퍼 모터의 최대 속도는 제조사, 모델 및 달성 할 수있는 1000-3000 RPM의 속도로 모터의 인덕턴스에 따라 다릅니다 (고속의 경우 서보 모터 가 더 나은 선택 임). 고속에서 스테퍼 모터 주행에 영향을 미치는 주요 요소는 다음과 같습니다.
- 관성 - 어떤 움직이는 물체도 물체의 가속도 변화에 저항하는 관성을 가지고 있습니다. 저속 어플리케이션에서는 스텝을 놓치지 않고 원하는 속도로 스테퍼 모터를 구동 할 수 있습니다. 그러나 고속으로 스테퍼 모터에 부하를 가하는 것은 즉각적으로 단계를 건너 뛰고 위치를 잃을 수있는 좋은 방법입니다. 작은 관성 효과가있는 매우 가벼운 하중을 제외하고 스테퍼 모터는 위치와 정밀도를 유지하기 위해 저속에서 고속으로 상승해야합니다. 고급 스테퍼 모터 제어에는 가속 한계와 관성을 보상하는 전략이 포함됩니다.
- 토크 곡선 - 스테퍼 모터의 토크는 모든 작동 속도에서 동일하지 않지만 스테핑 속도가 증가함에 따라 떨어집니다. 그 이유는 스테퍼 모터의 작동 원리에 기반하기 때문입니다. 스테퍼 모터의 구동 신호는 스텝을 취할 힘을 생성하기 위해 모터 코일에 자기장을 생성합니다. 자기장이 최대 강도로 상승하는 데 걸리는 시간은 코일의 인덕턴스, 구동 전압 및 전류 제한에 따라 달라집니다. 구동 속도가 증가함에 따라 코일이 최대 강도로 유지되는 시간이 단축되고 모터가 생성 할 수있는 토크가 감소합니다.
- 드라이브 신호 - 스테퍼 모터에서 힘을 최대화하려면 드라이브 신호 전류가 최대 드라이브 전류에 도달해야하며 고속 애플리케이션에서는 가능한 빨리 수행해야합니다. 높은 전압 신호로 스테퍼 모터를 구동하면 정전류 스테퍼 드라이버 솔루션에 자동으로 적용되는 고속에서 토크를 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.
- 데드 존 (Dead Zone) - 모터의 이상적인 개념은 속도가 증가함에 따라 토크가 저하되면서 어떤 속도로도 구동 될 수 있습니다. 불행히도 스테퍼 모터는 종종 주어진 속도로 모터가 부하를 구동 할 수없는 데드 존 (dead zone)을 가지고 있습니다. 이것은 시스템의 공진 때문에 발생하며 모든 제품 및 설계마다 다릅니다.
- 공명 - 스텝 모터는 기계 시스템을 구동하며 모든 기계 시스템은 공진을 겪을 수 있습니다. 공진은 구동 주파수가 시스템의 고유 진동수와 일치하고 시스템에 추가 된 에너지가 진동보다는 속도 및 토크 손실을 증가시키는 경향이 있습니다. 과도한 진동에 문제가있는 어플리케이션에서는 공진 스테핑 모터 속도를 찾아 내고 건너 뛰는 것이 특히 중요합니다. 진동을 견딜 수있는 어플리케이션조차도 시스템의 수명을 현저히 단축시킬 수 있기 때문에 가능하면 공진을 피하십시오.
- 스텝 크기 - 스테퍼 모터는 모터로 전체 단계보다 작은 단계를 허용하는 마이크로 스테핑을 포함하여 몇 가지 구동 전략을 사용할 수 있습니다. 이러한 미세 단계는 정확도를 높이 지 못하며 (미세 단계의 정확도가 떨어짐)보다 낮은 속도에서 스테퍼 모터 작동을 더 조용하게 만듭니다. 스테퍼 모터는 매우 빠르게 구동 될 수 있으며, 모터는 마이크로 스텝 또는 풀 스텝에서 차이점을 보지 않습니다. 최대 속도 작동을 위해서는 스테핑 모터를 전체 단계로 구동하는 것이 종종 필요합니다. 그러나 스테퍼 모터 가속 곡선을 통한 마이크로 스테핑을 사용하면 시스템의 소음 및 진동을 크게 줄일 수 있습니다.