스테퍼 모터는 정확한 모션 제어가 필요한 다양한 응용 분야에서 사용되는 고정밀 기계입니다. 그럼에도 불구하고 스테퍼 모터의 성능을 극대화하기 위해 다양한 제어 전략을 이해하는 것이 중요합니다. 각 접근 방식의 복잡성, 비용 및 효능은 응용 분야의 요구 사항에 따라 다릅니다.

스테퍼 모터의 종류

제어 기법을 탐구하기 전에 스테퍼 모터의 주요 종류를 이해하는 것이 필요합니다. 제어 전략은 모터 종류에 따라 다르기 때문입니다.

• 영구 자석(PM) 스테퍼 모터: 스테이터의 전자기장에 의해 구동되는 로터의 영구 자석을 활용합니다.
• 가변 릴럭턴스(VR) 스테퍼 모터: 로터가 가장 적은 릴럭턴스로 경로를 따라가는 가변 릴럭턴스의 개념에 의존합니다.
• 하이브리드 스테퍼 모터: PM과 VR 스테퍼 모터의 기능을 결합하여 더 높은 정밀도와 더 나은 토크 성능을 제공합니다.
• 선형 스테퍼 모터: 회전 운동을 선형 변위로 변환하며, 이는 종종 선형 운동 애플리케이션에 사용됩니다.

스테퍼 모터의 일반적인 제어 방법

스테퍼 모터의 움직임을 조절하는 데는 여러 가지 제어 방법이 사용됩니다. 제어 방법의 선택은 정밀도, 속도, 토크, 전력 소비 및 애플리케이션 복잡성과 같은 요인에 따라 달라집니다.

웨이브 드라이브(단상 구동)

웨이브 드라이브는 스테퍼 모터에 대한 가장 간단한 제어 방법 중 하나입니다. 한 번에 하나의 스테이터 권선에만 전원을 공급하여 로터가 활성 권선과 정렬되도록 합니다. 이 방법은 비용 효율적이고 전력이 덜 필요하며 모터 가열을 줄입니다. 그러나 주어진 시간에 활성인 권선이 적기 때문에 다른 방법에 비해 토크가 적습니다.

풀 스텝 드라이브(2상 구동)

풀스텝 구동은 두 개의 스테이터 권선을 동시에 활성화하여 웨이브 구동 방식을 개선합니다. 모터가 두 권선의 결합된 자기장의 이점을 얻기 때문에 웨이브 구동에 비해 토크 출력이 더 높습니다. 모터는 풀스텝으로 움직이므로 마이크로스테핑에 비해 분해능이 낮지만 초미세 위치 지정이 필요하지 않은 많은 일반 애플리케이션에 적합합니다.

하프 스텝 드라이브

1개와 2개의 권선은 하프 스텝 구동 기술을 사용하여 교대로 전원을 공급합니다. 이는 풀 스텝 구동의 토크와 마이크로 스테핑의 분해능 사이의 절충안을 제공합니다. 모터는 하프 스텝으로 움직이며, 풀 스텝 구동에 비해 분해능을 효과적으로 두 배로 늘립니다. 이 제어 방법은 동작의 부드러움과 토크 출력 사이의 균형을 이룹니다.

마이크로 스테핑

마이크로스테핑은 스테퍼 모터에 가장 진보적이고 널리 사용되는 제어 방법으로, 특히 높은 정밀도와 원활한 작동이 필요한 애플리케이션에서 그렇습니다. 마이크로스테핑에서는 두 권선 모두에 전원이 공급되지만 각 권선을 통과하는 전류는 사인파로 변화하여 모터가 더 작은 증분(마이크로스텝)으로 움직일 수 있습니다. 마이크로스테핑은 풀스텝 작동에 비해 모터의 분해능을 수백 배 또는 수천 배까지 높일 수 있습니다.

마이크로스테핑은 가장 부드러운 동작을 제공하고 스테퍼 모터에서 흔히 볼 수 있는 공진을 최소화합니다. 그러나 각 마이크로스텝의 실제 토크가 감소하여 모터가 너무 크지 않으면 고토크 애플리케이션에 적합하지 않습니다.

폐쇄 루프 제어(서보 제어)

폐쇄 루프 제어를 사용하는 스테퍼 모터는 외부 센서(일반적으로 인코더)의 피드백을 사용하여 모터의 실제 위치를 추적하고 입력을 수정하여 부정확성을 수정합니다. 이 방법은 스테퍼 모터의 개방 루프 특성을 폐쇄 루프 시스템으로 변환하여 스테퍼 모터를 일종의 서보 모터로 효과적으로 변환합니다.

폐쇄 루프 제어는 정확도를 개선하고, 스텝 손실을 줄이며, 더 나은 토크 관리를 가능하게 합니다. 모터가 다양한 부하에 노출되고 정확한 위치 지정을 유지하는 것이 중요한 애플리케이션에서 특히 유용합니다. 폐쇄 루프 제어는 성능을 개선하지만, 필요한 추가 센서와 피드백 메커니즘으로 인해 시스템 복잡성과 비용이 증가합니다.

스테퍼 모터를 위한 펄스 제어 기술

스테퍼 모터는 일반적으로 펄스로 구동되며, 펄스 수가 모터의 움직임과 속도를 결정합니다. 스테퍼 모터를 제어하는 ​​데 사용되는 주요 펄스 제어 기술은 다음과 같습니다.

펄스 폭 변조(PWM)

스테퍼 모터는 PWM 제어를 사용하여 폭이 변조된 펄스로 구동됩니다. 모터 권선에 공급되는 전압과 전류를 제어하는 ​​데 사용되며, 이는 토크와 속도를 관리하는 데 도움이 됩니다. PWM은 종종 마이크로 스테핑에서 스테퍼 모터의 부드러운 동작과 정밀한 제어를 제공하는 데 사용됩니다.

펄스 방향 제어

펄스 방향 제어에서 한 입력은 스테퍼 모터에 전달되는 펄스 수를 지정하여 모터가 취하는 단계 수를 제어하는 ​​반면, 다른 입력은 회전 방향(시계 방향 또는 시계 반대 방향)을 결정합니다. 이 방법은 정밀한 위치 제어를 위해 CNC 기계 및 로봇 시스템에서 널리 사용됩니다.

결론

스테퍼 모터는 다양한 응용 분야에 적합한 다양한 제어 방법을 갖춘 다재다능한 장치입니다. 적절한 제어 방법을 신중하게 선택하면 스테퍼 모터의 성능을 최적화할 수 있습니다. 스테퍼 모터 제조업체는 귀하의 특정 요구 사항을 충족하도록 정확하게 생산할 수 있습니다.