스테퍼 모터 vs DC 모터: 핵심 차이점 완벽 설명

전기 모터는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 필수 구성 요소입니다. 그러나 모든 모터가 같은 기능을 수행하지만, 올바른 모터를 선택하는 것이 최대 토크를 전달하는 데 유용합니다. 따라서 이 글에서는 스테퍼 모터와 DC 모터를 구별하겠습니다. 또한 서보 모터의 핵심 특성도 파악하겠습니다.

스테퍼 모터

그림 1: 스테퍼 모터

정의

주로 이산적인 단계로 회전하는 브러시리스 DC 모터입니다.

또한 컴퓨터 제어 스테핑으로 매우 정밀한 속도 제어와 위치 결정을 실현할 수 있습니다. 따라서 스테퍼 모터는 정밀 모션 제어 용도에 인기가 있습니다.

구성 요소

중심 기어를 둘러싼 여러 개의 톱니 전자석이 특징입니다. 이 배열은 위치 정의에 유용합니다. 또한 영구 자석 스테퍼 모터는 직류 전원을 사용합니다. 하지만 DC 모터의 대명사인 브러시와 기계적 정류자가 없습니다. 따라서 브러시리스 DC 모터입니다.

작동 원리

모터는 드라이버에 전기 펄스를 보내는 제어 시스템을 특징으로 합니다. 이후 드라이버가 펄스를 해독합니다. 차례로 모터에 비례 전압을 다시 전송합니다.

다음으로 모터는 고정된 각도 증분으로 회전합니다. 여기서 스테퍼 모터라는 이름이 유래했습니다. 또한 교류가 코일의 극성을 제어합니다.

장점과 한계

스테퍼 모터의 장점은 다음과 같습니다.

그림 2: 금속 3D 프린터

1. 첫째, X-Y 플로터, 3D 프린터 등 정밀 위치 결정 응용 분야에 유용합니다.
2. 또한 회전 속도의 정확한 제어가 가능합니다.
3. 셋째, 저속에서 낮은 토크를 특징으로 합니다.
4. 마지막으로 제어가 쉽습니다.

그들의 근본적인 한계는 다음과 같습니다.

1. 모터 효율이 낮습니다. 부하가 없을 때 가장 많은 전류를 소모합니다.
2. 또한 모터 속도가 높을 때 토크가 저속 동작 시보다 현저히 낮습니다.
3. 대부분 위치에 대한 내장 피드백이 없습니다. 사용 시 상대적으로 시끄럽습니다.
4. 마지막으로 고부하에서 일부 단계를 건너뛸 수 있습니다.

응용 분야

• 3D 프린터
• 의료 영상 응용
• 보안 카메라
• 로봇공학
• CNC 밀링 머신

서보 모터

그림 3: 서보 모터 3D 일러스트

정의

DC 모터 유형에 속합니다. 그러나 이 동기 모터는 장기간 연속으로 작동하지 않습니다.

구성 요소

주로 이 모터는 실제 속도와 원하는 속도의 차이를 감지하는 피드백 시스템에 의존합니다. 따라서 피드백은 원하는 위치에서 벗어난 드리프트를 수정하여 출력을 조정하는 데 도움이 됩니다. 정확한 위치 결정을 향상시키는 데 유용합니다.

두 가지 유형의 서보가 있습니다.

연속 회전 서보 모터

시계 방향 또는 반시계 방향으로 연속 회전할 수 있습니다. 또한 명령 신호에 따라 다양한 속도 범위로 이동할 수 있습니다. 따라서 위치 모터보다 더 넓은 범위의 응용 분야에 유용합니다.

위치 회전 서보

소규모 프로젝트에서 적당한 정밀 위치 결정에 유용합니다. 또한 180도 각도로 회전하며 연속 회전과 속도 제어를 지원하지 않습니다.

작동 원리

그림 4: 서보 모터

내부 모터 설계는 내부 모터의 고속을 완화하는 기어의 독특한 배열을 특징으로 합니다. 동시에 토크 출력이 크게 증가합니다.

따라서 서보의 기어 설계와 회전 속도는 높은 토크를 생성하는 데 필수적입니다. 또한 서보에는 오차 신호를 수정하는 데 도움이 되는 마이크로컨트롤러가 있습니다. 이 제어 신호는 로터를 최종 위치로 이동시키는 데 도움이 됩니다.

스테퍼 모터 vs DC 모터 - 장점과 한계

서보 모터의 장점

1. 고속 회전 시 높은 토크 출력을 가집니다. 주로 스테퍼 모터의 개루프 시스템보다 나은 폐루프 피드백 제어 시스템 때문입니다.
2. 또한 다양한 토크 등급과 크기로 제공됩니다.
3. 마지막으로 일부가 플라스틱으로 만들어져 상대적으로 저렴하고 가볍습니다.

서보 모터의 단점

1. 위치 모터는 회전 제한이 있습니다. 180도 각도에서만 회전할 수 있습니다.
2. 또한 위치 제어 중 떨림 현상이 있습니다. 주로 의도한 위치에서 벗어난 변화를 바로잡으려는 피드백 메커니즘 때문입니다.

응용 분야

• 엘리베이터 기술 및 로봇공학
• 망원경 및 카메라
• 산업 제어 응용

스테퍼 모터 vs DC 모터 - DC 모터

그림 5: 수많은 DC 모터

정의

전자기 코일과 도체를 가진 장치로, 이들의 상호작용이 전기 에너지를 기계 에너지로 변환합니다. 두 가지 일반적인 DC 모터 유형에는 브러시리스 모터와 브러시 모터가 있습니다. 또한 다양한 DC 모터 크기가 있습니다.

구성 요소

주목할 점은 '브러시'라는 이름이 모터에 권선 전류를 공급하는 두 개의 고정 금속 브러시에서 유래했다는 것입니다. 다른 주요 구성 요소에는 고정자(stator)와 회전하는 전기자(armature)가 포함됩니다.

스테퍼 모터 vs DC 모터 - 작동 원리

그림 6: DC 모터

고정자가 회전 자기장을 제공하여 전기자의 회전을 유도합니다. 또한 한 쌍의 자석이 코일을 둘러싸며 전자기 코일을 감쌉니다. 따라서 와이어의 권선 전류가 자기장을 통과하면 힘이 유도됩니다. 차례로 이것이 코일의 회전을 개시합니다.

스테퍼 모터 vs DC 모터 - 브러시 DC 모터의 장단점

장점

1. 전압만 가하면 되므로 제어가 쉽습니다.
2. 둘째, 상대적으로 저속에서 높은 토크 출력을 제공합니다. 또한 약 75~80% 효율로 기계적 동력 생성이 높습니다.
3. 상대적으로 저렴하여 구매하기 쉽습니다.

단점

1. 회전 중 전자기 소음과 물리적 소음이 발생하기 쉽습니다.
2. 또한 브러시의 마모율이 현저히 높아 정기적인 유지보수가 필요합니다.

응용 분야

• 무선 드릴
• 산업 응용
• 휴대폰 진동 모터
• 휴대용 선풍기

스테퍼 모터 vs 서보 모터 vs DC 모터의 차이점

결론

요약하면, 이 세 모터는 우리가 설명한 대로 서로 다른 기능에 적합합니다. 이제 세 가지 모터 유형 간의 핵심 차이점을 모두 알게 되었습니다. 그러나 추가 설명이 필요하시면 말씀해 주세요.