1. Stepping Motor
스텝모터, 펄스모터,스테퍼 모터 등으로 불려지고 있으며 Stepping은 한 발 한 발 단계적으로 움직이는
동작이미지를 표현하고 있다
최대 특징은 펄스 전력에 대응하여 회전한다는 것이며, 피드백 없이 동작을 제어할 수 있으므로
FA, OA 관계를 비롯해서 폭넓게 사용되고 있다.
2. Stepping Motor의 구동원리
아래그림과 같이 회전자(Rotor)둘레에 50개의 치(Teeth)가 있고, 고정자(Stator)의 내경에 48개의
치가 있는 Motor를 예로 들어보자.
그림에서 보는 바와 같이
고정자의 치 피치(Tooth-pitch)는 7.5˚이고
회전자의 치 피치는 7.2˚이다.
따라서 회전자의 치 r 과 고정자의 치 s는
최소 0.3˚의 각도 차를 가지고 있게 된다.
이제 A상을 여자 시키면 회전자의 r1번과 고정자의 s1번,
그리고 r26번과 s25번 치가 일치(Alignment)하게 된다.
이제 A상을 off하고 B상을 여자 시키면 r7번과 s7번 치,
그리고 r32번과 s31번 치가 일치하도록 회전을 하게 된다.
이는 고정자의 실질 상수가 8개이므로
A상을 여자 시켰을 때 일치한 회전자의 치로부터
다음 B상에 가장 가까운 회전자의 치는 A상을 여자
시켰을 때 일치한 치로부터 7 번째 치가 되기 때문이다.
A상을 여자 시켰을 때 r7과 s7의 각도 차는 ( 7.5˚ - 7.2˚ ) x 6 = 1.8˚ 이기 때문에 기본 회전 스텝 각은 1.8˚가 된다.
예) 200펄스의 스테핑 모터는 모터 축이 1회전하기 위d해서 200펄스의 신호가 필요하며,
(1.8 ˚ / 1펄스) x 200펄스 = 360 ˚
회전방향을 반대로 하고자 하면 상기의 여자순서를 반대로 하면 된다.
3. Stepping Motor의 구조
3. Stepping Motor의 장단점.
3.1 Stepping Motor의장점.
①motor의 총 회전각은 입력 pulse수의 총 수에 비례하고, motor의 속도는 1초간 당의 입력 pulse 수에 비례한다.
② step 당 각도 오차가 5% 이내이며 회전각 오차는 step마다 누적되지 않는다.
③ 회전각 검출을 위한 feedback이 불필요하여, 제어계가 간단해서 가격이 상대적으로 저렴하다.
④ DC motor등과 같이 brush교환 등과 같은 보수를 필요로 하지 않고 신뢰성이 높다.
⑤ 모터 축에 직결함으로써 초 저속 동기 회전이 가능하다.
3.2 Stepping Motor의단점.
① 어느 주파수에서는 진동, 공진 현상이 발생하기 쉽고, 관성이 있는 부하에 약하다.
② 고속 운전시에 탈조하기 쉽다.
③ 보통의 driver도 구동 시에는 권선의 인덕턴스 영향으로 인하여 권선에 충분한 전류를 흘리게
할 수 없으므로 pulse비가 상승함에 따라 torque가 저하하며 DC motor에 비해 효율이 떨어진다.
4. Stepping Motor를 servo motor로 사용
스테핑 모터는 펄스 수에 따라서 위치 결정이 가능하고, 주파수에 따라 회전속도 결정이
가능하기 때문에 개방회로 방식 (open loop) 방식으로 용이하게 위치 및 속도를 제어할 수 있으나,
CNC공작기계에서는 정밀도가 낮아 현재는 거의 사용하지 않는 방식이다,
따라서 기계의 최종 제어대상인 테이블의 직선 방향위치를 정밀하게 검출하여 제어하는 방식은
폐쇄회로 방식 (closed loop system)이 필요함으로 공작기계에서는 Stepping Motor를 servo motor로 사용할 수 없다.
