스테퍼 모터

스테퍼 모터 대 서보 모터

스테퍼 모터 전기 모터의 "디지털" 버전입니다. 로터는 기존의 모터처럼 연속적으로 회전하지 않고 명령에 따라 개별 단계로 움직입니다. 정지했지만 전원이 공급되면 스테퍼 (스테퍼 모터의 약자) 유지 토크로 부하를 안정적으로 유지 .

지난 20년 동안 스테퍼 모터의 광범위한 수용은 디지털 전자 장치의 부상에 의해 주도되었습니다. 최신 솔리드 스테이트 드라이버 전자 장치는 성공의 열쇠였습니다. 그리고 마이크로프로세서는 스테퍼 모터 드라이버 회로에 쉽게 인터페이스합니다.

응용 측면에서 스테퍼 모터의 전신은 서보 모터였습니다. 오늘날 이것은 고성능 모션 제어 애플리케이션에 대한 더 높은 비용의 솔루션입니다. 서보 모터의 비용과 복잡성은 추가 시스템 구성 요소(위치 센서 및 오차 증폭기)로 인한 것입니다. 여전히 저전력 스테퍼의 범위를 넘어 무거운 부하를 위치시키는 방법입니다.

높은 가속도 또는 비정상적으로 높은 정확도에는 여전히 서보 모터가 필요합니다. 그렇지 않으면 기본 드라이브 전자 장치, 우수한 정확도, 우수한 토크, 적당한 속도 및 저렴한 비용으로 인해 스테퍼가 사용됩니다.

스테퍼 모터 대 서보 모터

스테퍼 모터는 플로피 드라이브에 읽기-쓰기 헤드를 배치합니다. 그들은 한때 하드 드라이브에서 같은 목적으로 사용되었습니다. 그러나 최신 하드 드라이브 헤드 위치 지정에 필요한 고속 및 정확도는 선형 서보 모터(보이스 코일)를 사용해야 합니다.

서보 증폭기는 개별 구성 요소를 통합하기 어려운 일부 선형 증폭기입니다. 기계적 구성 요소에 대한 위상 응답 대 서보 증폭기 이득을 최적화하려면 상당한 설계 노력이 필요합니다. 스테퍼 모터 드라이버는 덜 복잡한 솔리드 스테이트 스위치로 "켜짐" 또는 "꺼짐"입니다. 따라서 스테퍼 모터 컨트롤러는 서보 모터 컨트롤러보다 덜 복잡하고 비용이 많이 듭니다.

슬로-신 동기식 모터는 단상 영구 커패시터 유도 모터와 같이 AC 라인 전압에서 실행할 수 있습니다. 커패시터는 90° 두 번째 단계. 직류 전압을 사용하면 2상 드라이브가 있습니다.

양극성의 구동 파형 (±) 2-24V의 구형파가 요즘 더 일반적입니다. 양극 자기장은 단극에서도 생성될 수 있습니다. (한 극성) 중앙 탭 권선의 다른 끝단에 적용되는 전압(아래 그림).

즉, DC를 모터로 전환하여 AC를 볼 수 있습니다. 권선에 순차적으로 전원이 공급되면 회전자는 결과적인 고정자 자기장과 동기화됩니다. 따라서 우리는 스테퍼 모터를 AC 동기 모터의 클래스로 취급합니다.

(b)에서 중앙 탭 코일의 유니폴라 드라이브는 (a)에서 단일 코일의 AC 전류를 에뮬레이트합니다.

특성

스테퍼 모터는 회전자에 권선 슬립 링이나 정류자가 없기 때문에 견고하고 저렴합니다. 로터는 돌출된 극 또는 가는 톱니가 있는 원통형 고체입니다. 로터는 영구 자석인 경우가 많습니다.

멈춤 토크를 보여주는 무동력 손 회전으로 로터가 영구 자석임을 확인할 수 있습니다. , 토크 맥동. 스테퍼 모터 코일은 캔 스택을 제외하고 적층 고정자 내에 감겨 있습니다. 건설. 권선 단계는 적게는 2단계 또는 많게는 5단계입니다.

이러한 단계는 종종 쌍으로 나뉩니다. 따라서 4극 스테퍼 모터는 90° 간격의 인라인 극 쌍으로 구성된 2개의 위상을 가질 수 있습니다. 따로. 또한 위상당 여러 극 쌍이 있을 수 있습니다. 예를 들어, 12극 스테퍼에는 위상당 3쌍, 6쌍의 극이 있습니다.

스테퍼 모터는 반드시 연속적으로 회전하는 것은 아니므로 정격 마력은 없습니다. 지속적으로 회전하면 분수 이하 마력 정격 용량에도 도달하지 않습니다. 다른 모터에 비해 정말 작은 저전력 장치입니다.

4kg 크기 장치에 대해 1000인치-온스(인치-온스) 또는 10N-m(뉴턴 미터)의 토크 정격이 있습니다. 작은 "한푼" 크기의 스테퍼는 100분의 1뉴턴 미터 또는 몇 인치 온스의 토크를 가집니다. 대부분의 스테퍼는 지름이 몇 인치이고 n-m 또는 몇 in-oz 토크가 있습니다.

사용 가능한 토크는 속도 대 토크 곡선에 표시된 대로 모터 속도, 부하 관성, 부하 토크 및 드라이브 전자 장치의 함수입니다. 아래에. 활성화된 홀딩 스테퍼는 홀딩 토크가 비교적 높습니다. 평가. 작동 중인 모터에 사용할 수 있는 토크가 적으며 일부 고속에서는 0으로 감소합니다.

모터 부하 조합의 기계적 공진으로 인해 이 속도에 도달할 수 없는 경우가 많습니다.

스테퍼 속도 특성

스테퍼 모터는 한 번에 한 단계씩 이동합니다. 스텝 각도 구동 파형이 변경될 때. 스텝 각도는 코일 수, 극 수, 톱니 수와 같은 모터 구성 세부 사항과 관련이 있습니다. 90°부터 가능합니다. ~ 0.75° , 회전당 4~500단계에 해당합니다.

드라이브 전자 장치는 로터를 반단계로 움직여 단계 각도를 절반으로 줄일 수 있습니다. .

스테퍼는 속도-토크 곡선의 속도를 즉시 달성할 수 없습니다. 최대 시작 빈도 정지 및 언로드된 스테퍼를 시작할 수 있는 최고 속도입니다. 로드하면 이 매개변수를 얻을 수 없습니다.

실제로, 최대 시작 주파수보다 훨씬 아래에서 시작하는 동안 단계 속도가 증가합니다. 스테퍼 모터를 정지할 때 정지하기 전에 스텝 비율이 감소할 수 있습니다.

스테퍼가 시작 및 중지할 수 있는 최대 토크는 풀인 토크입니다. . 스테퍼에 가해지는 이 토크 부하는 모터 샤프트의 마찰(브레이크) 및 관성(플라이휠) 부하로 인한 것입니다. 모터가 속도에 도달하면 풀아웃 토크 단계를 잃지 않고 지속 가능한 최대 토크입니다.

복잡성이 증가하는 순서대로 3가지 유형의 스테퍼 모터가 있습니다. 가변 자기 저항, 영구 자석 및 하이브리드입니다. 가변 자기 저항 스테퍼에는 돌출 극이 있는 단단한 연강 로터가 있습니다. 영구 자석 스테퍼에는 원통형 영구 자석 회전자가 있습니다.

하이브리드 스테퍼에는 더 작은 계단 각도를 위해 영구 자석 로터에 연철 톱니가 추가되었습니다.

가변 저항 스테퍼

가변 저항 스테퍼 모터 자기 회로를 통해 가장 낮은 자기 저항 경로를 찾는 자속에 의존합니다. 즉, 불규칙한 모양의 연자성 로터가 이동하여 자기 회로를 완성하여 높은 자기 저항 에어 갭의 길이를 최소화합니다.

고정자는 일반적으로 극 쌍 사이에 3개의 권선이 분포되어 있고 회전자는 4개의 돌출 극이 있어 30° 스텝 각도. 손으로 회전할 때 디텐트 토크가 없는 전원이 차단된 스테퍼는 가변 자기 저항형 스테퍼로 식별할 수 있습니다.

3상 및 4상 가변 자기 저항 스테퍼 모터

3-φ 스테퍼의 구동 파형은 "Reluctance motor" 섹션에서 볼 수 있습니다. 4-φ 스테퍼의 드라이브는 아래 그림에 나와 있습니다. 고정자 위상을 순차적으로 전환하면 회전자가 따라가는 회전 자기장이 생성됩니다.

그러나 회전자 극의 수가 적기 때문에 회전자는 각 단계에 대해 고정자 각도보다 적게 움직입니다. 가변 자기 저항 스테퍼 모터의 경우 스텝 각도는 다음과 같이 지정됩니다.

 ΘS =360o/NS ΘR =360o/NR ΘST =ΘR - ΘS 여기서:ΘS =고정자 각도, ΘR =회전자 각도, ΘST =계단 각도 NS =고정자 극 수, NP =회전자 극 수 

가변 저항 스테퍼의 스테핑 시퀀스

위의 그림에서 φ1에서 φ2 등으로 이동하면 고정자 자기장이 시계 방향으로 회전합니다. 로터는 시계 반대 방향(CCW)으로 움직입니다. 발생하지 않는 사항에 유의하십시오! 점으로 찍힌 회전자 톱니는 다음 고정자 톱니로 이동하지 않습니다. 대신, φ2 고정자 필드는 회전자 CCW를 움직일 때 더 작은 각도(15° ) 30°의 고정자 각도보다 .

45°의 로터 톱니 각도 위의 방정식으로 계산에 들어갑니다. 로터가 45°에서 다음 로터 톱니로 CCW 이동 , 그러나 CW와 30° 정렬됩니다. 고정자 치아. 따라서 실제 스텝 각도는 45°의 고정자 각도 사이의 차이입니다. 그리고 로터 각도는 30°입니다.

회 전자와 고정자가 같은 수의 톱니를 가지고 있다면 스테퍼는 얼마나 회전할까요? 0 - 표기 없음.

위상 φ1에 전원이 공급된 상태에서 정지 상태에서 시작하여 "점으로 표시된" 회전자 톱니를 다음 CCW 고정자 톱니(45°)에 정렬하려면 3개의 펄스(φ2, φ3, φ4)가 필요합니다. . 고정자 톱니당 3 펄스 및 8 고정자 톱니, 24 펄스 또는 단계로 로터를 360° 이동합니다. .

펄스 순서를 반대로 하면 회전 방향이 오른쪽 위에서 반대로 바뀝니다. 방향, 단계 속도 및 단계 수는 드라이버 또는 증폭기에 공급하는 스테퍼 모터 컨트롤러에 의해 제어됩니다. 이것은 단일 회로 기판으로 결합될 수 있습니다.

컨트롤러는 마이크로프로세서 또는 특수 집적 회로일 수 있습니다. 드라이버는 선형 증폭기가 아니라 스테퍼에 전원을 공급하기에 충분한 높은 전류가 가능한 간단한 온-오프 스위치입니다. 원칙적으로 드라이버는 각 단계에 대한 릴레이 또는 토글 스위치가 될 수 있습니다. 실제로 드라이버는 개별 트랜지스터 스위치 또는 집적 회로입니다.

드라이버와 컨트롤러는 모두 직접 명령과 스텝 펄스를 수용하는 단일 집적 회로로 결합될 수 있습니다. 순서대로 적절한 위상에 전류를 출력합니다.

가변 저항 스테퍼 모터

릴럭턴스 스테퍼를 분해하여 내부 구성 요소를 볼 수 있습니다. 가변 자기 저항 스테퍼 모터의 내부 구성은 위 그림과 같습니다. 회전자는 전환될 때 회전하는 고정자 필드에 끌릴 수 있도록 돌출된 극을 가지고 있습니다. 실제 모터는 단순화된 그림보다 훨씬 깁니다.

가변 저항 스테퍼 드라이브 리드 스크류

샤프트에는 종종 구동 나사가 장착됩니다(위 그림). 이것은 플로피 드라이브 컨트롤러의 명령에 따라 플로피 드라이브의 헤드를 이동할 수 있습니다.

가변 자기 저항 스테퍼 모터는 적당한 수준의 토크만 필요하고 거친 단계 각도가 적절할 때 적용됩니다. 플로피 디스크 드라이브에 사용되는 나사 드라이브가 그러한 응용 프로그램입니다. 컨트롤러의 전원을 켤 때 캐리지의 위치를 ​​알지 못합니다.

그러나 칼날이 인터럽터를 절단하는 위치를 "홈"으로 보정하여 캐리지를 광학 인터럽터 쪽으로 구동할 수 있습니다. 컨트롤러는 이 위치에서 스텝 펄스를 계산합니다. 부하 토크가 모터 토크를 초과하지 않는 한 컨트롤러는 캐리지 위치를 알 수 있습니다.

요약:가변 자기 저항 스테퍼 모터

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로터는 돌출된 극이 있는 연철 실린더입니다.

가장 덜 복잡하고 가장 저렴한 스테퍼 모터입니다.

무전압 모터 샤프트의 손 회전에 디텐트 토크가 없는 유일한 유형의 스테퍼

큰 스텝 각도

리니어 스테핑 동작을 위해 리드 스크류가 샤프트에 장착되는 경우가 많습니다.

영구 자석 스테퍼

영구 자석 스테퍼 모터 원통형 영구 자석 로터가 있습니다. 고정자에는 일반적으로 두 개의 권선이 있습니다. 권선은 단극을 허용하도록 중앙에 탭될 수 있습니다. 권선의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 전압을 전환하여 자기장의 극성이 변경되는 드라이버 회로입니다.

양극성 중심 탭 없이 권선에 전력을 공급하려면 교류 극성 구동이 필요합니다. 순수 영구 자석 스테퍼는 일반적으로 큰 계단 각도를 갖습니다. 전원이 차단된 모터의 샤프트 회전은 디텐트 토크를 나타냅니다. 멈춤쇠 각도가 큰 경우 7.5°라고 말합니다. 90°까지 , 하이브리드 스테퍼가 아니라 영구 자석 스테퍼일 가능성이 높습니다.

영구 자석 스테퍼 모터는 2개(또는 그 이상) 권선에 위상 교류 전류를 적용해야 합니다. 실제로 이것은 거의 항상 솔리드 스테이트 전자 장치에 의해 DC에서 생성된 구형파입니다.

양극성 드라이브는 (+) 및 (-) 극성(예:+2.5V ~ -2.5V) 사이에서 교번하는 구형파입니다. 단극 드라이브는 중앙 ​​탭 코일의 반대쪽 끝에 적용된 한 쌍의 양의 구형파에서 발생된 코일에 (+) 및 (-) 교번 자속을 공급합니다. 바이폴라 또는 유니폴라 웨이브의 타이밍은 웨이브 드라이브, 풀 스텝 또는 하프 스텝입니다.

웨이브 드라이브

PM 파동 구동 시퀀스 (a) φ1+ , (b) φ2+ , (c) φ1- , (d) φ2-

개념적으로 가장 간단한 드라이브는 웨이브 드라이브입니다. . 왼쪽에서 오른쪽으로 회전 순서는 양수 φ-1은 로터 북극 위쪽을 가리키고, (+) φ-2는 로터 북쪽 오른쪽을 가리키고, 음의 φ-1은 로터 북쪽을 아래로 끌어당기고, (-) φ-2는 로터 왼쪽을 가리킵니다. 아래의 웨이브 드라이브 파형은 한 번에 하나의 코일만 활성화됨을 보여줍니다. 간단하지만 다른 구동 기술만큼 많은 토크를 생성하지는 않습니다.

파형:양극파 구동

파형(위 그림)은 양극성(+)과 (-)가 모두 스테퍼를 구동하기 때문에 양극성입니다. 코일 자기장은 구동 전류의 극성이 반전되기 때문에 반전됩니다.

파형:단극파 구동

파형(위 그림)은 극성이 하나만 필요하기 때문에 단극입니다. 이것은 드라이브 전자 장치를 단순화하지만 두 배의 드라이버가 필요합니다. 센터 탭 코일의 반대쪽 끝에 적용하여 교류 자기장을 생성하려면 한 쌍의 (+) 파동이 필요하기 때문에 파형이 두 배 더 많습니다.

모터에는 교류 자기장이 필요합니다. 이들은 단극 또는 양극파에 의해 생성될 수 있습니다. 그러나 모터 코일에는 유니폴라 드라이브용 센터 탭이 있어야 합니다.

영구자석 스테퍼 모터는 다양한 리드선 구성으로 제조됩니다.

스테퍼 모터 배선도

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4선식 모터는 양극성 파형으로만 구동할 수 있습니다.

가장 일반적인 배열인 6선식 모터는 중앙 탭 때문에 단극 구동용입니다. 그러나 중앙 탭을 무시하면 양극파에 의해 구동될 수 있습니다.

5선식 모터는 단극파로만 구동할 수 있습니다. 두 권선에 동시에 전원이 공급되면 공통 중앙 탭이 간섭하기 때문입니다.

8-와이어 구성은 드물지만 최대한의 유연성을 제공합니다. 6-와이어 또는 5-와이어 모터와 같이 단극 드라이브용으로 배선될 수 있습니다. 한 쌍의 코일은 고전압 바이폴라 저전류 구동을 위해 직렬로 연결하거나 저전압 고전류 구동을 위해 병렬로 연결할 수 있습니다.

이중 권선 코일을 두 개의 와이어로 병렬로 감아 생산되며, 종종 빨간색과 녹색 에나멜 와이어입니다. 이 방법은 중앙 탭 권선에 대해 정확한 1:1 권선비를 생성합니다. 이 권선 방법은 위의 4선식 배열을 제외한 모든 배선에 적용됩니다.

전체 단계 드라이브

전체 단계 드라이브는 두 코일에 동시에 전원이 공급되기 때문에 웨이브 드라이브보다 더 많은 토크를 제공합니다. 이것은 두 필드 폴 사이의 중간에 로터 폴을 끌어당깁니다. (아래 그림)

전체 단계, 양극성 드라이브

풀스텝 바이폴라 드라이브는 위와 같이 웨이브 드라이브와 스텝각이 동일합니다. 유니폴라 드라이브(도시되지 않음)는 중앙 탭 권선의 끝에 적용된 위의 바이폴라 파형 각각에 대해 한 쌍의 유니폴라 파형을 필요로 합니다. 유니폴라 드라이브는 덜 복잡하고 저렴한 드라이버 회로를 사용합니다. 더 많은 토크가 필요할 때 바이폴라 드라이브의 추가 비용이 정당화됩니다.

하프 스텝 드라이브

주어진 스테퍼 모터 지오메트리의 스텝 각도는 절반으로 반으로 줄어듭니다. 운전하다. 이것은 회전당 두 배의 스텝 펄스에 해당합니다. (아래 그림) 하프 스테핑은 모터 샤프트의 위치 지정에서 더 큰 분해능을 제공합니다.

예를 들어, 잉크젯 프린터의 용지를 가로질러 프린트 헤드를 움직이는 모터를 반만 돌리면 도트 밀도가 두 배가 됩니다.

하프 스텝, 양극성 드라이브

하프 스텝 드라이브는 하나의 권선에 전원이 공급된 후 두 권선 모두에 전원이 공급되어 두 배의 스텝을 생성하는 웨이브 드라이브와 전체 스텝 드라이브의 조합입니다. 하프 스텝 드라이브의 단극 파형은 위에 나와 있습니다. 로터는 웨이브 드라이브의 경우 필드 폴과 정렬되고 풀 스텝 드라이브의 경우 폴 사이에 정렬됩니다.

마이크로스테핑은 특수 컨트롤러로 가능합니다. 변화함으로써 권선에 대한 전류는 사인파형으로 많은 마이크로 스텝을 정상 위치 사이에서 보간할 수 있습니다. 영구자석 스테퍼 모터의 구성은 위의 도면과 상당히 다릅니다.

더 작은 계단 각도를 생성하기 위해 예시된 것 이상으로 극의 수를 늘리는 것이 바람직합니다. 또한 권선의 수를 줄이거나 제조의 용이성을 위해 최소한 권선의 수를 늘리지 않는 것이 바람직합니다.

건설

영구자석 스테퍼 모터의 구성은 위의 도면과 상당히 다릅니다. 더 작은 계단 각도를 생성하기 위해 예시된 것 이상으로 극의 수를 늘리는 것이 바람직합니다. 또한 권선의 수를 줄이거나 제조의 용이성을 위해 최소한 권선의 수를 늘리지 않는 것이 바람직합니다.

영구 자석 스테퍼 모터, 24극 캔 스택 구조

영구 자석 스테퍼는 권선이 2개뿐이지만 2상 각각에 24극이 있습니다. 이러한 구성 스타일을 스택이라고 합니다. . 페이즈 와인딩은 연강 쉘로 감겨 있으며 손가락을 중앙으로 가져옵니다.

일시적인 기준으로 한 단계에는 북쪽과 남쪽이 있습니다. 각 면은 총 24개의 기둥에 대해 12개의 맞물린 손가락으로 도넛의 중심을 감쌉니다. 이러한 교대 남북 핑거는 영구 자석 회전자를 끌어당길 것입니다.

위상의 극성이 바뀌면 로터가 360° 점프합니다. /24 =15° . 우리는 어느 방향이 유용하지 않은지 모릅니다. 그러나 φ-1에 이어서 φ-2에 전원을 공급하면 로터가 7.5° 움직입니다. φ-2가 7.5° 오프셋(회전)되기 때문입니다. φ-1에서. 오프셋은 아래를 참조하십시오. 그리고 위상이 바뀌면 재현 가능한 방향으로 회전합니다.

위의 파형 중 하나를 적용하면 영구 자석 회전자가 회전합니다.

로터는 표시된 24극 패턴으로 자화된 회색 페라이트 세라믹 실린더입니다. 이것은 종이 포장에 적용된 자석 뷰어 필름이나 철제 파일로 볼 수 있습니다. 그러나 영화에서는 북극과 남극의 색상이 모두 녹색이 됩니다.

(a) 캔 스택의 외부 보기, (b) 필드 오프셋 세부 정보

PM 스테퍼의 캔 스택 스타일 구조는 독특하고 스택 "캔"으로 식별하기 쉽습니다(위 그림). 2상 섹션 사이의 회전 오프셋에 유의하십시오. 이것은 로터가 두 단계 사이의 필드 전환을 따르도록 하는 핵심입니다.

요약:영구 자석 스테퍼 모터

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로터는 영구 자석으로, 종종 수많은 극으로 자화된 페라이트 슬리브입니다.

캔 스택 구조는 연철의 핑거가 끼워져 있는 단일 코일에서 수많은 극을 제공합니다.

크거나 중간 정도의 스텝 각도.

종이를 밀기 위해 컴퓨터 프린터에서 자주 사용됩니다.

하이브리드 스테퍼 모터

하이브리드 스테퍼 모터 가변 자기 저항 스테퍼와 영구 자석 스테퍼의 기능을 결합하여 더 작은 계단 각도를 생성합니다. 로터는 방사형 연철 톱니가 있는 축을 따라 자화된 원통형 영구 자석입니다.

고정자 코일은 해당 톱니가 있는 교대 극에 감겨 있습니다. 일반적으로 극 쌍 사이에 두 개의 권선 위상이 분포되어 있습니다. 이 권선은 단극 드라이브의 경우 중앙에 탭될 수 있습니다. 중앙 탭은 이중 권선으로 이루어집니다. , 물리적으로 병렬로 감겨 있지만 직렬로 연결된 한 쌍의 전선.

위상 구동 전류가 반전될 때 위상 스왑 극성의 남북극. 비탭 권선에는 바이폴라 드라이브가 필요합니다.

하이브리드 스테퍼 모터

하나의 로터 섹션에 있는 48개의 톱니는 다른 로터 섹션에서 피치의 절반만큼 오프셋되어 있습니다. (위의 로터 극 세부 정보를 참조하십시오. 이 로터 톱니 오프셋은 아래에도 나와 있습니다.) 이 오프셋으로 인해 로터는 효과적으로 반대 극성의 96개의 인터리브 극을 갖습니다.

이 오프셋은 한 위상의 필드 극성을 반대로 하여 회전 단계의 1/96에서 회전을 허용합니다. 2상 권선은 위와 아래에 표시된 것과 같이 일반적입니다. 하지만 최대 5단계가 있을 수 있습니다.

8극의 고정자 톱니는 48개 회전자 톱니에 해당합니다. 단, 극 사이 공간에 톱니가 없습니다. 따라서 로터의 한 극, 즉 S극은 48개의 개별 위치에서 고정자와 정렬될 수 있습니다. 그러나 남극의 이빨은 이빨의 절반만큼 북쪽 이빨에서 오프셋됩니다.

따라서 회전자는 96개의 개별 위치에서 고정자와 정렬될 수 있습니다. 이 반 톱니 오프셋은 위의 로터 폴 세부 정보 또는 아래 그림에 표시됩니다.

이것이 충분히 복잡하지 않은 것처럼 고정자 주극은 두 단계(φ-1, φ-2)로 나뉩니다. 이러한 고정자 위상은 톱니의 1/4만큼 서로 오프셋됩니다. 이 세부 사항은 아래의 개략도에서만 식별할 수 있습니다. 결과적으로 로터는 위상이 교대로 활성화될 때 톱니의 1/4씩 이동합니다.

즉, 로터는 위의 스테퍼에 대해 1회전당 2×96=192 스텝으로 움직입니다.

위 도면은 실제 하이브리드 스테퍼 모터를 대표하는 도면입니다. 그러나 위에서 명확하지 않은 세부 사항을 설명하기 위해 단순화된 그림 및 도식 표현을 제공합니다. 단순화를 위해 회전자와 고정자의 감소된 코일 및 톱니 수에 유의하십시오.

다음 두 그림에서 우리는 1/4 톱니에 의해 오프셋된 두 고정자 위상에 의해 생성된 1/4 톱니 회전과 로터 하프 톱니 오프셋을 설명하려고 시도합니다. 구동 전류 타이밍과 함께 1/4 톱니 고정자 오프셋도 회전 방향을 정의합니다.

하이브리드 스테퍼 모터 회로도

하이브리드 스테퍼 회로도의 기능

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영구 자석 회전자의 상단은 남극, 하단은 북쪽입니다.

로터의 남북 톱니가 톱니의 절반만큼 오프셋되어 있습니다.

φ-1 고정자가 일시적으로 북쪽 상단, 남쪽 하단에 전원이 공급되는 경우

상단 φ-1 고정자 톱니가 회전자 상단 남쪽 톱니에 북쪽으로 정렬됩니다.

하단 φ-1' 고정자 톱니가 로터 하단 북쪽 톱니에 남쪽으로 정렬됩니다.

홀드인 토크를 극복하기 위해 샤프트에 충분한 토크가 가해지면 로터가 톱니 하나만큼 움직입니다.

φ-1의 극성이 바뀌면 로터는 방향을 알 수 없는 톱니의 1/2만큼 움직입니다. 정렬은 남쪽 고정자 위쪽에서 북쪽 회전자 아래쪽으로, 북쪽 고정자 아래쪽에서 남쪽 회전자 방향으로 정렬됩니다.

φ-1에 전원이 공급되면 φ-2 고정자 톱니가 회전자 톱니와 정렬되지 않습니다. 사실, φ-2 고정자 톱니는 1/4 톱니만큼 오프셋됩니다. 이것은 φ-1이 비활성화되고 φ-2가 활성화된 경우 해당 양만큼 회전을 허용합니다. φ-1의 극성과 드라이브는 회전 방향을 결정합니다.

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하이브리드 스테퍼 모터 회전 순서

하이브리드 스테퍼 모터 회전

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로터 상단은 영구 자석 남쪽, 하단 북쪽입니다. 필드 φ1, φ-2는 켜기, 끄기, 역전으로 전환 가능합니다.

(a) φ-1=on=북상단, φ-2=해제. 정렬(위에서 아래로): φ-1 고정자-N:회전자-상단-S, φ-1' 고정자-S:회전자-하단-N. 시작 위치, 회전=0.

(b) φ-1=꺼짐, φ-2=켜짐. 정렬(오른쪽에서 왼쪽): φ-2 고정자-N-오른쪽:회전자-상단-S, φ-2' 고정자-S:회전자-하단-N. 1/4 치아, 총 회전=1/4 치아를 회전합니다.

(c) φ-1=역(켜기), φ-2=끄기. 정렬(아래에서 위로): φ-1 고정자-S:회전자-바닥-N, φ-1' 고정자-N:회전자-상단-S. 마지막 위치에서 치아를 1/4 회전합니다. 시작부터 총 회전:1/2 치아.

표시되지 않음:φ-1=off, φ-2=reverse(on). 정렬(왼쪽에서 오른쪽으로): 총 회전수:3/4 치아.

표시되지 않음:φ-1=on, φ-2=off((a)와 동일). 정렬(위에서 아래로): 총 회전 1-톱니.

디텐트 토크가 있는 무동력 스테퍼 모터는 영구 자석 스테퍼 또는 하이브리드 스테퍼입니다. 하이브리드 스테퍼는 7.5°보다 훨씬 작은 작은 단계 각도를 갖습니다. 영구 자석 스테퍼. 단계 각도는 회전당 수백 단계에 해당하는 1도의 분수일 수 있습니다. 요약:하이브리드 스테퍼 모터

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스텝 각도는 가변 자기 저항 또는 영구 자석 스테퍼보다 작습니다.

로터는 미세한 톱니가 있는 영구 자석입니다. 북쪽과 남쪽 톱니는 더 작은 단계 각도를 위해 톱니의 절반만큼 오프셋됩니다.

고정자 극에는 회 전자와 동일한 피치의 미세한 톱니가 있습니다.

고정자 권선은 두 단계 이상으로 나뉩니다.

한 개의 고정자 권선의 극은 더 작은 스텝 각도를 위해 1/4 톱니로 오프셋됩니다.

관련 워크시트:

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스테퍼 모터 워크시트