산업기술
산업 제조
스테퍼 모터 인터페이스를 위한 전용 스테퍼 모터 드라이버 카드 및 기타 디지털 제어 기술의 발명 PC 기반 시스템으로의 전환은 최근에 스테퍼 모터가 널리 수용되는 이유입니다. 스테퍼 모터는 정밀한 속도 제어나 정밀한 위치 지정 또는 둘 모두가 필요한 자동화 시스템에 이상적인 선택입니다.
많은 산업용 전기 모터가 정확한 위치 또는 정확한 속도 제어를 달성하기 위해 폐쇄 루프 피드백 제어와 함께 사용된다는 것을 알고 있는 반면, 개방 루프 컨트롤러. 이는 차례로 전체 시스템 비용을 줄이고 서보 시스템 제어와 비교하여 기계 설계를 단순화합니다. 스테퍼 모터와 그 유형에 대해 간단히 논의해 보겠습니다. . 
스테퍼 모터 여기 권선에 적용된 일련의 전기 펄스를 정밀하게 정의된 단계별 기계적 샤프트 회전으로 변환하는 브러시리스 전기 기계 장치입니다. 모터의 샤프트는 각 개별 펄스에 대해 고정된 각도로 회전합니다. 이 회전은 선형 또는 각일 수 있습니다. 단일 펄스 입력에 대해 한 단계 이동합니다.
펄스 열이 적용되면 특정 각도로 회전합니다. 각 펄스에 대해 스테퍼 모터 샤프트가 회전하는 각도를 단계 각도라고 하며 일반적으로 도 단위로 표시됩니다.
모터에 가해지는 입력 펄스 수에 따라 스텝 각도가 결정되므로 펄스 수를 제어하여 모터 샤프트의 위치를 제어합니다. 이러한 고유한 기능으로 인해 스테퍼 모터는 피드백 센서를 사용하지 않고도 정확한 펄스 수로 샤프트의 정확한 위치를 유지하는 개루프 제어 시스템에 매우 적합합니다.
스텝 각도가 작을수록 회전당 스텝 수가 많아지고 획득한 위치의 정확도가 높아집니다. 계단 각도는 최대 90도, 최소 0.72도일 수 있지만 일반적으로 사용되는 계단 각도는 1.8도, 2.5도, 7.5도 및 15도입니다.
축 회전 방향은 고정자에 적용된 펄스 순서에 따라 다릅니다. 샤프트의 속도 또는 평균 모터 속도는 여자 권선에 적용되는 입력 펄스의 주파수(입력 펄스의 비율)에 정비례합니다. 따라서 주파수가 낮으면 스테퍼 모터가 단계적으로 회전하고 주파수가 높으면 관성으로 인해 DC 모터와 같이 계속 회전합니다.
모든 전기 모터와 마찬가지로 고정자와 회전자가 있습니다. 로터는 권선, 브러시 및 정류자가 없는 가동 부품입니다. 일반적으로 로터는 가변 자기 저항 또는 영구 자석 종류입니다. 고정자는 입력 펄스당 원하는 각도 변위에 의해 결정되는 필요한 수의 극에 대해 일반적으로 권선된 3개 또는 4개의 위상 권선으로 구성된 다극 및 다상 권선으로 구성되는 경우가 많습니다.
다른 모터와 달리 전자 드라이브를 통해 고정자 권선에 적용되는 프로그래밍된 개별 제어 펄스로 작동합니다. 회전은 순차적으로 통전된 고정자 권선의 극과 회 전자의 극 사이의 자기 상호 작용으로 인해 발생합니다.
스테퍼 모터에는 여러 유형이 있습니다. 오늘날 시장에서 다양한 크기, 스텝 수, 구조, 배선, 기어링 및 기타 전기적 특성에 사용할 수 있습니다. 이러한 모터는 개별적으로 작동할 수 있으므로 컴퓨터와 같은 디지털 제어 장치와 인터페이스하는 데 적합합니다.
속도, 회전, 방향 및 각도 위치의 정확한 제어로 인해 산업 공정 제어 시스템, CNC 기계, 로봇 공학, 제조 자동화 시스템 및 계측.
세 가지 기본 스테퍼 모터 범주가 있습니다. , 즉
이 모든 모터에서 여자 권선은 권선 수가 위상 수를 나타내는 고정자에 사용됩니다.
권선 코일에 여기로 DC 전압이 적용되고 각 권선 단자는 무접점 스위치를 통해 소스에 연결됩니다. 스테퍼 모터의 유형에 따라 회전자 설계는 돌출극이 있는 연강 회전자, 원통형 영구 자석 회전자 및 연강 톱니가 있는 영구 자석과 같이 구성됩니다. 이러한 유형에 대해 자세히 논의해 보겠습니다.
스테퍼 모터의 기본 유형입니다. 그것은 오랫동안 존재해 왔으며 구조적 관점에서 작동 원리를 가장 쉽게 이해할 수 있는 방법을 제공합니다. 이름에서 알 수 있듯이 회전자의 각도 위치는 고정자 극(치아)과 회전자 이빨 사이에 형성된 자기 회로의 저항에 따라 달라집니다.
고정자 권선과 연철 다중 톱니 회전자로 구성됩니다. 고정자에는 고정자 권선이 감겨 있는 규소강 적층 스택이 있습니다. 일반적으로 극 쌍 사이에 분포하는 3상으로 감깁니다.
이렇게 형성된 고정자의 극 수는 권선이 고정자에 감긴 위상 수의 짝수 배수와 같습니다. 아래 그림에서 고정자는 각 극이 여자 코일로 감겨 있는 12개의 균등한 간격의 돌출 극을 가지고 있습니다. 이 세 단계는 솔리드 스테이트 스위치의 도움으로 DC 소스에서 활성화됩니다.
회전자는 권선이 없으며 전체가 슬롯형 강철 적층으로 만들어진 돌출극 유형입니다. 로터 폴의 돌출된 이빨은 고정자 이빨의 너비와 동일합니다. 고정자의 극 수는 회전자 극의 수와 다르므로 모터의 자체 시동 및 양방향 회전 기능을 제공합니다.
3상 스테퍼 모터의 고정자 극과 관련된 회전자 극의 관계는 Nr =Ns ± (Ns / q)로 표시됩니다. 여기에서 Ns =12, q=3, 따라서 Nr =12 ± (12 / 3) =16 또는 8입니다. 여자가 없는 8극 구성 로터는 아래에 설명되어 있습니다.
스테퍼 모터는 원리에 따라 작동합니다 회전자는 최소 자기 저항 경로가 존재하는 자기 회로에서 여자 극의 톱니와 특정 위치에서 정렬됩니다. 모터에 전원이 공급될 때마다 특정 권선을 여자하여 자기장을 생성하고 자체 자극을 생성합니다.
회전자 자극의 잔류 자기로 인해 회전자가 최소 자기 저항 위치를 달성하고 따라서 회전자의 극 한 세트를 달성하는 위치에서 회전자가 이동하게 됩니다. 고정자의 활성화된 극 세트와 정렬됩니다. 이 위치에서 고정자 자기장의 축은 회전자의 두 자극을 통과하는 축과 일치합니다.
로터가 고정자 극과 정렬되면 샤프트가 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 다음 위치로 이동하지 못하도록 유지하기에 충분한 자기력이 있습니다.
3상, 6개의 고정자 극 및 4개의 회전자 톱니의 개략도가 아래 그림과 같이 표시됩니다. 스위치 -1을 닫아서 위상 A-A'에 DC 전원이 공급되면 권선이 자석이 되어 하나의 톱니가 북쪽이 되고 다른 톱니가 남쪽이 됩니다. 따라서 고정자 자기 축은 이러한 극을 따라 있습니다.
인력의 힘으로 인해 고정자 코일 북극은 반대 극성의 가장 가까운 회전자 톱니를 끌어당깁니다. 즉, 남극과 남극은 반대 극성, 즉 북쪽의 가장 가까운 회전 톱니를 끌어당깁니다. 그런 다음 회전자는 회전자 자기 축이 고정자 자기 축과 정확히 일치하는 최소 자기 저항 위치로 조정됩니다.
상 B-B'가 폐쇄 스위치 -2 유지 위상 A-A'는 개방 스위치-1에 의해 전원이 차단된 상태로 유지되고 권선 B-B'는 자속을 생성하므로 고정자 자축은 그에 의해 형성된 극을 따라 이동합니다. 따라서 회전자는 자화된 고정자 톱니를 가진 최소 저항으로 이동하고 시계 방향으로 30도 각도로 회전합니다.
스위치-2를 연 후 스위치-3에 전원이 공급되면 위상 C-C'에 전원이 공급되고 로터 톱니는 30°의 추가 각도로 이동하여 새 위치에 정렬됩니다. 학위. 이러한 방식으로 회전자는 특정 순서로 고정자 권선을 연속적으로 자극하여 시계 방향 또는 반시계 방향으로 이동합니다. 이 3상 4극 회전자 톱니 스테퍼 모터의 스텝 각도는 360/(4 × 3) =30도(스텝 각도 =360 / Nr × q)로 표현됩니다.
스테이터와 로터의 극 수를 늘려 스텝 각도를 더 줄일 수 있습니다. 이러한 경우 모터는 종종 추가 위상 권선으로 감깁니다. 이는 다른스테퍼 모터 구성을 채택하여 달성할 수도 있습니다. 다중 스택 배열 및 감속 장치와 같은.
영구 자석 설계 모터는 아마도 여러 유형의 스테퍼 모터 중에서 가장 일반적일 것입니다. 이름에서 알 수 있듯이 모터 구성에 영구 자석을 추가합니다. 이러한 유형의 스테퍼 모터는 캔 스택 모터라고도 합니다. 또는 깡통 모터 . 이 모터의 가장 큰 장점은 낮은 제조 비용입니다. 이러한 유형의 모터는 회전당 48-24단계를 갖습니다.
이 모터에서 고정자는 다극이며 구조는 위에서 설명한 가변 자기 저항 스테퍼 모터의 구조와 유사합니다. 고정자 코일이 감겨 있는 홈이 있는 주변으로 구성됩니다. 권선이 2상 또는 3상 또는 4상일 수 있는 슬롯 구조에 돌출된 극이 있습니다.
이 모든 권선의 끝 단자를 구입하여 드라이브 회로의 솔리드 스테이트 스위치를 통해 DC 여자에 연결합니다.
로터는 영구 자석 재료로 구성되어 있습니다. 페라이트와 같이 원통형 또는 돌출 극의 형태가 될 수 있지만 일반적으로 매끄러운 원통형입니다. 북극과 남극이 교대로 있는 짝수의 영구 자극을 갖도록 설계된 회전자입니다.
이 모터의 작동은 서로 다른 극은 서로 끌어당기고 같은 극은 서로 밀어내는 원리로 작동합니다. 고정자 권선이 DC 전원으로 여기되면 자속이 생성되고 북극과 남극이 설정됩니다. 영구 자석 회전자 극과 고정자 극 사이의 인력 및 반발력으로 인해 회전자는 펄스가 고정자에 제공되는 위치까지 이동하기 시작합니다.
아래 그림과 같이 두 개의 영구 자석 회전자 극이 있는 2상 스테퍼 모터를 생각해 보십시오.
A상이 포지티브로 활성화되면 A'와 관련하여 권선은 북극과 남극을 설정합니다. 인력으로 인해 회전자 극이 고정자 극과 정렬되어 회전자의 자극 축이 그림과 같이 고정자의 자극 축과 조정됩니다.
여기가 B상으로 전환되고 A상이 꺼지면 로터가 B상의 자기축에 추가로 조정되어 시계 방향으로 90도 회전합니다.
다음으로, 위상 A에 A'에 대해 음의 전류가 흐르면 고정자 극이 형성되어 회전자가 시계 방향으로 90도 더 움직입니다.
같은 방식으로 A상 스위치를 닫아 B상이 음의 전류로 여기되면 로터는 같은 방향으로 90도 더 회전합니다. 다음으로 A상이 양의 전류로 여기되면 회 전자는 원래 위치로 와서 360도 완전한 회전을 합니다. 이는 고정자가 여자될 때마다 회 전자가 시계 방향으로 90도 회전하는 경향이 있음을 의미합니다.
이 2상 2극 영구자석 회전자 모터의 계단 각도는 360/(2 × 2) =90도로 표현됩니다. 단계 크기는 2개의 위상을 동시에 통전하거나 적절한 극성으로 1상 ON 및 2상 ON 모드의 순서를 통해 감소될 수 있습니다.
가장 인기 있는 유형의 스테퍼 모터입니다. 스텝 분해능, 유지 토크 및 속도 측면에서 영구 자석 회전자보다 우수한 성능을 제공하기 때문입니다. 그러나 이러한 모터는 PM 스테퍼 모터보다 비쌉니다. 가변 자기 저항 및 영구 자석 스테퍼 모터의 최고의 기능을 결합합니다. 이 모터는 1.5도, 1.8도 및 2.5도와 같이 매우 작은 스테핑 각도가 필요한 애플리케이션에 사용됩니다.
이 모터의 고정자는 영구 자석 또는 릴럭턴스 유형의 고정자와 동일합니다. 고정자 코일은 대체 극에 감겨 있습니다. 여기에서 서로 다른 위상의 코일이 각 극에 감겨 있으며 일반적으로 양극 연결이라고 하는 극에 두 개의 코일이 감겨 있습니다.
로터는 한 쌍의 자극(N극 및 S극)을 생성하기 위해 축 방향으로 자화되는 영구 자석으로 구성됩니다. 각 극은 균일한 간격의 톱니로 덮여 있습니다. 톱니는 연강과 2개의 섹션으로 구성되어 있으며, 각 기둥의 톱니는 반 톱니 피치만큼 서로 잘못 정렬되어 있습니다.
이 모터는 영구 자석 스테퍼 모터와 유사하게 작동합니다. 위의 그림은 2상, 4극, 6톱니 로터 하이브리드 스테퍼 모터를 보여줍니다. 위상 A-A'가 DC 전원으로 여기되고 B-B'가 여자되지 않은 상태로 유지되면 회전자의 S극이 고정자의 N극을 향하고 회전자의 N극이 고정자의 S극을 향하도록 회전자가 정렬됩니다.
이제 B-B' 단계가 들뜬 상태에서 A-A' 스위치를 끈 상태에서 위쪽 극이 북쪽이 되고 아래쪽 극이 남쪽이 되도록 하면 로터가 시계 반대 방향으로 이동하여 새로운 위치에 정렬됩니다. 상 B-B'가 반대로 여자되어 상극이 남쪽이 되고 하극이 북쪽이 되면 로터는 시계 방향으로 회전합니다.
고정자에 대한 적절한 펄스 시퀀스에 의해 모터는 원하는 방향으로 회전합니다. 모든 여자에 대해 로터는 새로운 위치에 고정되며 여자가 제거되더라도 영구 자석 여자로 인해 모터는 여전히 잠금 상태를 유지합니다. 이 2상, 4극, 6톱니 회전자 모터의 스텝 각도는 360/(2 × 6) =30도로 주어집니다. 실제로 하이브리드 모터는 높은 각도 분해능을 얻기 위해 더 많은 수의 회전자 극으로 구성됩니다.
위에서 설명한 모터는 코일 권선 배열에 따라 단극 또는 양극이 될 수 있습니다. 단극 모터는 위상당 두 개의 권선으로 사용되므로 이러한 권선을 통한 전류 흐름 방향이 모터의 회전을 변경합니다. 이 구성에서 전류 흐름은 한 코일에서는 한 방향으로, 다른 코일에서는 반대 방향으로 흐릅니다.
아래 그림은 2상 단극 스테퍼 모터를 보여줍니다. 여기서 A와 C 코일은 한 위상이고 B와 D는 다른 위상입니다. 각 위상에서 각 코일은 다른 코일과 반대 방향으로 전류를 전달합니다. 특정 회전 방향을 달성하기 위해 각 위상에서 한 번에 하나의 코일에만 전류가 흐르게 됩니다. 따라서 각 코일에 단자를 전환하는 것만으로 회전 방향이 제어됩니다.
바이폴라 스테퍼 모터의 경우 각 위상 단극의 경우 2개가 아닌 단일 권선으로 구성됩니다. 여기서 회전 방향은 권선을 통해 전류를 역전시켜 제어됩니다. 따라서 전류 반전을 위한 복잡한 구동 회로가 필요합니다.
일반적인 스테핑 동작은 모터가 주어진 전류 펄스에 응답하여 일련의 평형 위치를 통과하도록 합니다. 고정자 권선에 전원이 공급되는 순서를 변경하는 것만으로 스테핑 동작을 다양한 방식으로 변경할 수 있습니다. 다음은 스테퍼 모터의 가장 일반적인 작동 또는 구동 모드입니다.
웨이브 스텝 모드는 주어진 시간에 하나의 권선에만 에너지가 공급되는 다른 모든 모드 중에서 가장 간단합니다. 위상의 각 코일은 교대로 전원에 연결됩니다. 아래 표는 4상 스테퍼 모터에서 코일이 통전되는 순서를 보여줍니다.
이 모드에서 모터는 다른 모든 모드에 비해 최대 스텝 각도를 제공합니다. 스테핑에 가장 간단하고 가장 일반적으로 사용되는 모드입니다. 그러나 생성된 토크는 주어진 시간에 전체 권선의 일부를 사용하기 때문에 더 적습니다. 
이 드라이브 또는 모드에서는 주어진 시간에 두 개의 고정자 위상이 동시에 활성화됩니다. 두 위상이 함께 활성화되면 로터는 두 위상에서 토크를 경험하고 평형 위치에 도달하며, 이는 두 개의 인접한 웨이브 스텝 위치 또는 단상 여기 사이에 끼워집니다. 따라서 이 단계는 웨이브 단계보다 더 나은 유지 토크를 제공합니다. 아래 표는 4상 스테퍼 모터의 풀 스텝 드라이브를 보여줍니다. 
웨이브 모드와 풀 스텝 모드의 조합입니다. 여기에서 단상 여자와 2상 여자가 교대로 수행됩니다. 즉, 단상 ON, 2상 ON 등입니다. 이 모드의 단계 각도는 전체 단계 각도의 절반이 됩니다. 이 드라이브 모드는 다른 모든 모드에 비해 토크와 안정성이 가장 높습니다. 하프 스테핑의 4상 모터에 대한 위상 펄스 시퀀스를 포함하는 표가 아래에 나와 있습니다. 
이 모드에서는 각 모터 단계가 몇 개의 작은 단계, 심지어 수백 개의 고정 위치로 세분화되므로 더 높은 위치 결정 분해능을 얻을 수 있습니다. 여기에서 권선을 통한 전류는 매우 작은 단계를 얻기 위해 지속적으로 변경됩니다. 여기에서 두 위상은 동시에 여기되지만 각 위상에는 전류가 동일하지 않습니다.
예를 들어, 위상 -1을 통한 전류는 일정하게 유지되는 반면 위상 -2를 통한 전류는 음수이든 양수이든 전류의 최대값까지 단계적으로 증가합니다. 위상 1의 전류는 0이 될 때까지 단계적으로 감소하거나 증가합니다. 따라서 모터는 작은 스텝 크기를 생성합니다.
이 모든 스테핑 모드는 위에서 설명한 각 유형의 스테퍼 모터에서 얻을 수 있습니다. 그러나 이 단계에서 각 권선의 전류 방향은 모터 유형에 따라 달라질 수 있으며 단극 또는 양극 중 하나입니다.
다음을 읽을 수도 있습니다.
산업기술
파워 해머란 무엇입니까? 파워 해머는 전기 전원 또는 증기를 사용하여 해머를 타격 준비로 들어 올리고 망치질 작업에 가속시키는 기계식 단조 해머입니다. 오픈 다이 파워 단조 해머라고도 합니다. 1880년대 후반부터 대장장이, 칼날 세공인, 금속 세공인 및 제조업체에서 트립 해머를 대체하여 사용했습니다. 설계 및 운영 전형적인 파워 해머는 프레임, 모루, 그리고 망치머리 또는 다이를 들고 있는 왕복 램으로 구성됩니다. 공작물을 하부 모루 또는 다이에 놓고 헤드 또는 상부 다이가 공작물을 칩니다. 파워 해머는 트립 해머의 직계
터닝이란 무엇입니까? 선삭은 절삭 공구(일반적으로 회전하지 않는 공구 비트)가 공작물이 회전하는 동안 다소 선형으로 이동하여 나선 공구 경로를 설명하는 가공 프로세스입니다. 일반적으로 선삭이라는 용어는 이 절단 작업에 의한 외부 표면 생성을 위해 예약된 반면, 내부 표면에 적용될 때 이와 동일한 필수 절단 작업을 보링이라고 합니다. 따라서 선삭 및 보링이라는 문구는 선반으로 알려진 더 큰 공정 제품군을 분류합니다. 선삭 또는 보링 도구를 사용하여 공작물에서 면을 절단하는 것을 페이싱이라고 하며 두 범주 중 하나에 하위 집합