스테퍼 모터는 정밀 제어 애플리케이션에서 중요한 구성 요소로, 증분 모션으로 스테핑하여 정확한 움직임과 위치 지정을 제공합니다. 다양한 유형의 스테퍼 모터 중에서 영구 자석(PM) 스테퍼 모터와 가변 릴럭턴스(VR) 스테퍼 모터는 고유한 구조와 작동 원리로 인해 두드러집니다.

스테퍼 모터의 종류

스테퍼 모터는 전기 펄스를 기계적 회전으로 변환하여 피드백 시스템이 필요 없이 움직임을 정밀하게 제어할 수 있습니다. 다음은 주요 스테퍼 모터 종류입니다.

• 영구 자석 스테퍼 모터(PM): 이 모터는 로터에 영구 자석을 사용하여 불연속적인 스텝을 생성합니다.
• 가변 릴럭턴스 스테퍼 모터(VR): 이 모터는 로터에 영구 자석 대신 자기 릴럭턴스를 사용하여 작동합니다.
• 하이브리드 스테퍼 모터: PM과 VR 설계를 결합하여 향상된 정밀도를 제공합니다. 그러나 컨트롤러 관점에서 하이브리드는 PM 스테퍼 모터와 유사합니다.

PMSM과 VRSM의 주요 차이점

항목	영구 자석 스테퍼 모터 (PMSM)	가변 리럭턴스 스테퍼 모터 (VRSM)
로터 구성	영구 자석	연철 코어
작동 원리	스테이터 필드와 로터 폴 사이의 자기 상호 작용	로터가 자기 리럭턴스를 최소화하도록 정렬
홀딩 토크	영구 자석 필드로 인해 높음	자기 인력에 의존하여 낮음
스테핑 정확도	높음, 일반적으로 부드러운 작동과 높은 해상도 제공	낮음, 자기 리럭턴스 정렬에 의존
디텐트 토크	존재 (모터가 전류 없이 위치를 유지)	없음 (전원이 꺼지면 로터가 자유롭게 회전)
비용	영구 자석 사용으로 더 비쌈	영구 자석 없이 간단한 구조로 더 저렴
용도	높은 정밀도와 토크가 필요한 응용 분야에 사용	더 낮은 비용으로 간단한 모션 제어가 필요한 응용 분야에 적합
토크 대 관성 비율	일반적으로 높음, 빠른 가속 및 감속에 효과적	낮음, 따라서 고속 응용에 적합하지 않음

구조적 차이점

이러한 모터의 구조를 이해하면 작동 동작에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.

영구자석 스텝모터

PM 스테퍼 모터의 로터에 내장된 영구 자석은 스테이터의 전자기장과 상호 작용합니다. 이 설계는 로터에 “디텐트” 효과를 주어 전원이 공급되지 않아도 고정된 위치에 머무르는 경향이 있습니다. 로터와 스테이터 극 사이의 자기적 인력으로 인해 로터의 움직임은 수동으로 돌릴 때 기어드 또는 노치드처럼 느껴집니다.

와인딩 구성:

• 일반적으로 센터 탭이 있거나 없는 두 개의 별도 권선이 있습니다.
• 오옴계를 사용하여 식별할 수 있는데, 공통 리턴이 없는 두 개의 별도 권선이 표시되기 때문입니다.

각도 분해능:

• PM 스테퍼 모터는 모델 및 구성에 따라 단계당 1.8도에서 단계당 0.72도까지 범위가 다양하여 보다 정밀한 단계 분해능을 구현할 수 있습니다.

가변 릴럭턴스 스테퍼 모터

그러나 VR 스테퍼 모터의 로터는 영구 자석이 없습니다. 대신 로터는 전원이 공급되면 스테이터 극과 정렬되는 연철 또는 강자성 재료로 만들어져 자기 저항을 최소화하고 회전 운동을 생성합니다. 전원이 없으면 VR 모터는 일반적으로 로터의 잔류 자기화로 인해 약간의 저항만 있을 뿐 더 자유롭게 회전합니다.

와인딩 구성:

• VR 모터는 종종 3개 또는 4개의 권선을 가지고 있으며 공통 리턴이 있습니다. 이는 오옴계를 사용하여 확인할 수 있는데, 이는 여러 권선이 단일 리턴 경로를 공유하는 것을 보여주기 때문입니다.

각도 분해능:

• VR 스테퍼 모터는 일반적으로 PM 스테퍼 모터에 비해 스텝 각도가 거칠다. VR 모터의 일반적인 스텝 각도는 스텝당 15도 또는 30도와 같이 더 높아서 더 미세한 제어가 필요한 애플리케이션의 해상도가 제한된다.

PM 및 VR 스테퍼 모터 식별

스테퍼 모터의 라벨이 없는 경우 간단한 관찰과 테스트를 통해 PM과 VR 스테퍼 모터를 구별할 수 있습니다.

로터를 수동으로 테스트하려면 손가락으로 돌려보세요.

• PM 스테퍼 모터: 영구 자석의 자기적 인력으로 인해 로터가 기어드 또는 노치드처럼 느껴집니다.
• VR 스테퍼 모터: 로터가 더 자유롭게 회전하며 저항이 최소화됩니다.

옴계 테스트: 옴계로 권선 구성을 검사합니다.

• PM 스테퍼 모터: 일반적으로 두 개의 독립적인 권선이 있습니다.
• VR 스테퍼 모터: 일반적으로 세 개 또는 네 개의 권선이 있으며 공통 리턴이 공유됩니다.

작동 및 유지 토크

PM과 VR 스테퍼 모터는 모두 적어도 하나의 권선에 전원이 공급되면 로터를 고정된 각도로 고정합니다. 이 고정 토크는 모터가 정지해 있는 동안 위치를 유지해야 하는 애플리케이션에 필수적입니다.

• PM 스테퍼 모터: 스테이터와 로터의 영구 자석의 자기 접촉으로 인해 더 많은 홀딩 토크를 제공합니다. 이 홀딩 토크는 토크가 초과되기 전에 모터가 특정 지점까지 외부 힘을 저항할 수 있도록 합니다.
• VR 스테퍼 모터: 로터에 영구 자석이 없기 때문에 PM 스테퍼 모터에 비해 홀딩 토크가 낮습니다. 홀딩 효과는 전원이 공급된 스테이터 극이 로터 이빨과 정렬되어서만 생성됩니다.

각도 분해능 및 마이크로 스테핑

스테퍼 모터는 스텝 분해능이 크게 다를 수 있습니다. PM 스테퍼 모터와 VR 스테퍼 모터 중에서 선택하는 것은 종종 필요한 정밀도에 따라 달라집니다.

• PM 스테퍼 모터: 일반적으로 1.8도 또는 0.72도/단계와 같은 더 미세한 단계 분해능을 제공합니다. 고급 컨트롤러를 사용하면 PM 모터를 반 단계 또는 마이크로 스테핑 모드로 작동하여 더 작은 단계와 더 부드러운 동작을 허용할 수 있습니다.
• VR 스테퍼 모터: 일반적으로 15도 또는 30도/단계와 같은 더 거친 단계 각도를 제공하여 고정밀 애플리케이션에서의 사용이 제한됩니다.

응용 프로그램 및 적합성

PM과 VR 스테퍼 모터의 선택은 애플리케이션의 특정 요구 사항에 따라 달라집니다.

영구 자석 스테퍼 모터

장점:

• 더 미세한 단계 분해능을 갖춘 고정밀도.
• 더 큰 홀딩 토크로 인해 높은 위치 정확도가 필요한 애플리케이션에 적합합니다.

제한 사항:

• VR 모터보다 더 복잡하고 비용이 더 많이 들 수 있습니다.
  사용 사례:
• 부드럽고 제어된 움직임이 필수적인 프린터, 로봇공학, 정밀 기기.

가변 릴럭턴스 스테퍼 모터

장점:

• 더 간단한 구조로 종종 비용이 낮아집니다.
• 하이브리드 설계에 비해 덜 복잡한 권선 구성.

제한 사항:

• 이들은 거친 단계 분해능과 약한 홀딩 토크로 인해 고정밀 애플리케이션에는 적합하지 않습니다.
• 동력이 없는 자유 회전은 고정 홀딩이 필요한 애플리케이션에서 단점이 될 수 있습니다.

과제 해결 및 성과 향상

두 가지 유형의 모터 모두 최적의 성능을 보장하려면 조정과 향상이 필요할 수 있습니다.

스테퍼 모터 성능 개선

• PM 스테퍼 모터: 마이크로 스테핑 드라이버를 사용하여 더 부드러운 작동과 더 작은 스텝 크기를 달성합니다. 이렇게 하면 저속에서 공진이 발생할 가능성이 낮아지고 움직임을 더 정확하게 제어할 수 있습니다.
• VR 스테퍼 모터: 더 부드러운 작동을 위해 토크 분배를 최적화할 수 있는 잘 맞는 컨트롤러와 페어링합니다.

부하 및 토크 요구 사항 처리

• PM 모터: 모터의 토크가 이동해야 하는 부하에 충분한지 확인하십시오. 고부하 애플리케이션은 토크 정격이 더 높은 모터 또는 기어 감속 메커니즘에서 이점을 얻을 수 있습니다.
• VR 모터: 토크 요구 사항이 낮은 애플리케이션의 경우 VR 스테퍼 모터를 선택하십시오. 설계가 더 간단할수록 비용 효율성이 더 높을 수 있습니다.

결론

영구 자석 스테퍼 모터와 가변 릴럭턴스 스테퍼 모터는 모두 모션 제어를 위한 효과적인 솔루션이지만, 서로 다른 특성으로 인해 서로 다른 유형의 애플리케이션에 적합합니다. 스테퍼 모터 제조업체는 PM 스테퍼 모터가 더 높은 정밀도, 더 나은 홀딩 토크, 더 미세한 스텝 분해능을 제공하여 정밀 작업에 적합한 선택이라고 강조합니다. 반대로 VR 스테퍼 모터는 사용하기 쉽고 저렴하여 높은 토크와 분해능이 필수적이지 않은 용도에 적합합니다.