この記事では、ステッピングモーターの基本について説明します。ステッピングモーターの動作原理、制御方法、用途、種類について学びます。
ステッピング モーターは、ステップを実行することによって、つまり一定の角度だけ移動することによってシャフトが回転することを主な特徴とする電気モーターです。この機能はモーターの内部構造のおかげで得られ、センサーを必要とせずに、実行されたステップ数をカウントするだけでシャフトの正確な角度位置を知ることができます。この特徴により、幅広い用途にも適合します。
すべての電気モーターと同様、ステッピング モーターには固定部分 (ステーター) と可動部分 (ローター) があります。固定子にはコイルが配線された歯があり、回転子は永久磁石または可変リラクタンス鉄心のいずれかです。さまざまなローター構造については後ほど詳しく説明します。ステッピング モーターの基本的な動作原理は次のとおりです。 1 つまたは複数のステーター相に通電すると、コイルに流れる電流によって磁界が生成され、ローターがこの磁界と整列します。異なる位相を順番に供給することで、ローターを特定の量だけ回転させて、目的の最終位置に到達することができます。
市場ではさまざまなステッピング モーター ドライバーが入手可能であり、特定のアプリケーション向けにさまざまな機能が示されています。最も重要な特性には入力インターフェイスが含まれます。最も一般的なオプションは次のとおりです。
ステップ/方向 – Step ピンにパルスを送信することで、ドライバーはモーターがステップを実行するように出力を変更します。その方向は、Direction ピンのレベルによって決定されます。
Phase/Enable – ステータ巻線の各相に対して、Phase は電流の方向を決定し、相が通電されている場合に Enable をトリガーします。
PWM – ローサイドおよびハイサイド FET のゲート信号を直接制御します。
ステッピング モーター ドライバーのもう 1 つの重要な機能は、巻線にかかる電圧、または巻線を流れる電流のみを制御できるかどうかです。
電圧制御では、ドライバーは巻線の両端の電圧のみを調整します。発生するトルクとステップの実行速度は、モーターと負荷の特性にのみ依存します。
電流制御ドライバは、生成されるトルク、つまりシステム全体の動的動作をより適切に制御するために、アクティブ コイルに流れる電流を調整するため、より高度です。
リアクティブステッピングモーターのステーターは珪素鋼板で作られており、対向する 2 つの磁極には同じ巻線が異なる巻き方向で巻かれています。通電するとN極とS極が一対形成され、モーターの回転子には巻線がありません。モーターのローターは軟磁性材料で作られています。回転子磁極の外面と固定子磁極の内面には、同じ大きさ、同じ間隔の小さな歯が多数あります。電磁力は、リアクティブステッピングモーターを動かすための駆動力です。電磁力の作用により、ロータは透磁率が最大（または磁気抵抗が最小）の位置に移動し、バランスの取れた状態になります。
永久磁石ステッピングモーターのローターの材質は永久磁石であり、ローターとステーターの極数は同じであり、モーターの出力トルクは大きく、ステップ角は比較的大きいですが、動作性能はいいね。
ハイブリッド ステッピング モーターのステーターの構造は、リアクティブ ステッピング モーターの構造と同じです。ローターは軸方向に２分割されています。２つの部分の鉄心の周方向に同じ数および大きさの小歯が均等に配置されているが、それらは歯ピッチの半分だけずれている。2つの鉄心の中間に永久磁石が埋め込まれており、図1.1に示すように回転子の一方の鉄心はN極、もう一方の鉄心はS極となります。回転子のN極とS極は変化せず、固定子磁極のN極とS極の順次変化は固定子巻線電流を制御することで実現され、対応する力が回転子のN極とS極に発生します。必要に応じてローターを押して回転させます。ハイブリッド ステッピング モーターの回転子の永久磁界もトルクの一部を生成するため、リアクティブ ステッピング モーターの固定子磁界によって生成されるトルクよりも大きくなります。
CNC 用のステッピング モーターを選択するには、トルクと RPM (速度) の要件を理解することが重要です。
最適なステッピング モーターは、必要なトルクを提供しながら十分な速度を発揮できるものです。ステッピング モーターのカテゴリに応じて、私がおすすめするベスト モーターを紹介します。
ステッピング モーターの動作原理を理解したところで、他の種類のモーターと比較してステッピング モーターの長所と短所を要約すると役に立ちます。
ステッピング モーターは、電気パルスを正確な機械的な動きに変換する電気モーターであり、多くの医療用途にとって理想的なソリューションです。多くの場合、医療機器や医療機器には、高精度の位置決め、低ノイズ、高トルク機能が必要ですが、これらはすべてステッピング モーターで実現できます。
ステッピング モーターの主な利点の 1 つは、正確で正確な動きを提供できることです。そのため、意図した経路や位置からのわずかなずれでも重大な結果を招く可能性がある、手術ロボット、輸液ポンプ、CT スキャナなどの医療用途に最適です。ステッピング モーターは、外科手術や医療画像処理に不可欠なスムーズで制御された動きを提供するようにプログラムすることもできます。パーセントステップ誤差は、モーターが回転するにつれて蓄積されません。
1. 減速機なしで微低速まで幅広い速度で運転可能です。
2. ステッピングモーターにより、スタート、ストップ、リバースモード時の優れた応答性が得られます。
3. ブラシや整流子を使用していないため信頼性が高い。その寿命はベアリングの寿命に依存します。
4. ステッピングモーターの制御回路がシンプルで低コストです。主に低電力アプリケーションに使用されます。ステッピング モーターの相数: モーター内のコイル グループの数を指します。現在、二相と三相が一般的に使用されています。
1. ステップ角：パルス信号に対応し、モーターローターの角変位。
電気パラメータ: 電流、抵抗、インダクタンス。
保持トルク: ステッピング モーターが通電されているが回転していないとき、ステーターがローターをロックする瞬間を指します。
2. 位置決めトルク：モーターに通電していないときのモーターローター自体のロックトルク。
3. 回転トルク-周波数特性: 一定の試験条件下で測定された、モーターの動作中の出力トルクと周波数の関係の曲線。
まず、ステッピングモーターは主に、ワイヤーカットテーブルのドラッグ、タフティングマシンのテーブル（孔の位置決め）、包装機（固定長）など、位置決めが必要な場合に主に使用されますが、基本的には位置決めが必要なすべての場面で使用されます。
第二に、3Dプリンター、監視装置、スマートロック、血液分析装置、スマート顕微鏡、視力検査装置などの分野で広く使用されており、安定した動作、低騒音、高速応答、長寿命、高出力トルクを必要とする用途に特に適しています。 。
第三に、ステッピングモーターは、コンピューター刺繍機などの繊維機械や装置に広く使用されています。このタイプのステッピングモーターの特徴は、トルクが高くなく、頻繁な起動の応答速度が速く、運転音が低く、動作が安定し、制御性能が良いことです。, 機械全体のコストが安い。
ステッピング モーターのアプリケーションに関する注意事項:
1. ステッピング モーターは低速の場合に使用します。速度は 1000 回転/分 (0.9 度で 6666PPS) を超えず、できれば 1000 ～ 3000PPS (0.9 度) の間です。ここでは減速装置によって使用されます。このとき、モーターは高い作業効率と低い騒音を備えています。
2. ステッピングモーターはフルステップ状態で使用しない方が良いです。フルステップ状態では振動が大きくなります。
3. 慣性モーメントの大きな負荷の場合は、枠径の大きなモータを選定してください。
4. モータが高速または慣性負荷が大きい場合、それは遺伝的です。
