ステッピングモーターに関するよくある質問 日本

1. ステッピングモーターとは何ですか?ステッピング モーターは、電気パルスを角変位に変換するアクチュエーターです。簡単に言うと、ステッピング ドライバーがパルス信号を受信すると、ステッピング モーターを駆動して、指定された方向に固定角度 (ステップ角と呼ばれます) だけ回転します。パルス数を制御することで角度変位を制御し、高精度な位置決めを実現します。さらに、速度制御用のパルス周波数を調整することで、モーターの速度と加速度を制御できます。

2. ステッピングモーターにはどのような種類がありますか?ステッピング モーターは、永久磁石 (PM)、可変リラクタンス (VR)、およびハイブリッド (HB) の 7.5 つのタイプに分類されます。永久磁石ステッピング モーターには通常 15 相があり、トルクとサイズが小さく、ステップ角は 1980 度または 1.8 度です。可変リラクタンス ステッピング モーターには通常 0.72 相があり、高トルク出力を提供しますが、かなりの騒音と振動が発生します。 XNUMX 年代以降、先進国ではほとんどが段階的に廃止されました。ハイブリッド ステッピング モーターは、永久磁石タイプと可変リラクタンス タイプの利点を組み合わせており、ステップ角がそれぞれ XNUMX 度および XNUMX 度の XNUMX 相と XNUMX 相のバリエーションがあり、さまざまなアプリケーションで広く使用されています。

3. 保持トルクとは何ですか?保持トルクとは、ステッピング モーターに電力が供給されているが回転していないときにローターを所定の位置に保持するトルクを指します。これはステッピング モーターの最も重要なパラメーターの 2 つです。通常、ステッピング モーターの保持トルクは低速時のトルクに近くなります。ステッピングモーターの出力トルクは速度が上がるにつれて減少するため、ステッピングモーターの評価ではホールディングトルクが重要なパラメータとなります。たとえば、2 N・m ステッピング モーターという場合は、特に指定がない限り、通常、保持トルクが XNUMX N・m のステッピング モーターを指します。

4. ディテントトルクとは何ですか?ディテント トルクとは、ステッピング モーターに電力が供給されていないときにローターを所定の位置に保持するトルクを指します。中国にはディテントトルクの標準化された翻訳がなく、誤解を招く可能性があります。可変リラクタンス ステッピング モーターのローターは永久磁石材料で作られていないため、ディテント トルクは可変リラクタンス ステッピング モーターには適用できません。

5. ステッピング モーターの精度はどれくらいですか? それは累積的ですか?ステッピング モーターの一般的な精度はステップ角度の 3 ～ 5% 以内であり、この精度は累積されません。

6. ステッピングモーターの許容外部温度はどれくらいですか?過度に高温になると、ステッピング モーターの磁性材料が減磁し、トルクが低下し、ステップが損失する可能性があります。したがって、ステッピング モーターの最大許容外部温度は、使用される特定の磁性材料の減磁点によって異なります。一般に、磁性材料の減磁点は摂氏 130 度を超え、中には摂氏 200 度を超えるものもあるため、通常は摂氏 80 ～ 90 度の外部温度が正常とみなされます。

7. 速度が上がるとステッピング モーターのトルクが減少するのはなぜですか?ステッピング モーターが回転すると、その巻線コイルのインダクタンスによって逆起電力 (EMF) が発生します。周波数（または速度）が高くなるほど、この逆起電力は大きくなります。その結果、周波数（速度）の増加に伴ってモーターの相電流が減少し、トルクの減少につながります。

8. ステッピング モーターが低速では正常に動作するのに、高速では起動できず、ヒューヒューというノイズが発生するのはなぜですか?ステッピング モーターには「アイドル スタート周波数」と呼ばれる技術パラメータがあり、これはステッピング モーターが無負荷で始動できるパルス周波数を指します。パルス周波数がこの値を超えると、モーターが始動しなかったり、ステップを失ったり、停止したりする可能性があります。負荷がある状況では、開始周波数をさらに低くする必要があります。高速回転を実現するには、パルス周波数に加速プロセスが必要です。低い周波数から開始し、徐々に目的の高周波数まで増加します (モーターを低速から高速に加速します)。

9. 二相ハイブリッドステッピングモーターが低速で動作する場合、振動と騒音をどのように軽減できますか?振動と騒音は、低速で動作する場合のステッピング モーターの固有の欠点です。これらの問題を軽減するには、次の解決策を検討できます。 A. ステッピング モーターが共振ゾーン内で動作する場合、機械伝達比を変更して共振ゾーンを回避します。 B. マイクロステップ機能を備えたドライバーを使用します。これは、最も一般的で簡単なアプローチです。 C. XNUMX 相または XNUMX 相ステッピング モーターなど、より小さいステップ角のステッピング モーターに切り替える。 D. AC サーボ モーターへの移行。振動と騒音をほぼ完全に排除できますが、コストが高くなります。 E. モーターシャフトに磁気ダンパーを追加しますが、これには大幅な機械的変更が必要です。

10. マイクロステッピング ドライバーのサブディビジョン数は精度を表しますか?ステッピング モーターの細分化技術は、本質的には電子ダンピング技術の一形態です (関連文献を参照)。その主な目的は、ステッピング モーターの動作における低周波振動を低減または除去することであり、精度の向上は単なる追加の利点です。たとえば、ステップ角 1.8 度の 4 相ハイブリッド ステッピング モーターの場合、サブディビジョン ドライバーが 0.45 に設定されている場合、モーターの分解能はパルスあたり 0.45 度になります。モーターの精度が XNUMX 度に達するか、それに近づくかは、サブディビジョン ドライバーの電流制御の精度などの要因によって決まります。サブディビジョン ドライバーの精度はメーカーによって大きく異なる場合があり、サブディビジョン数が増えると精度の制御が難しくなる可能性があります。

11. 70 相ハイブリッド ステッピング モーターとドライバーの直列接続方法と並列接続方法の違いは何ですか? 140 相ハイブリッド ステッピング モーターは、通常、XNUMX 相ドライバーによって駆動されます。したがって、XNUMX 相モーターを直列または並列構成で接続して、XNUMX 相モーターのように動作させることができます。直列接続方法は通常、モーターが低速で動作する状況で使用されます。この場合、ドライバの出力電流はモータの相電流の XNUMX% にする必要があり、その結果、モータの発熱が低くなります。並列接続方式は高速方式とも呼ばれ、通常、モーターが高速で動作する場合に使用されます。ドライバーの出力電流がモーターの相電流の XNUMX% である必要があるため、モーターの発熱が増加します。

12. ハイブリッド ステッピング モーター ドライバーの DC 電源はどのように決定しますか? A. 電圧の決定: ハイブリッド ステッピング モーター ドライバーの電源電圧は通常、広い範囲内に収まります (例: 12 ～ 48VDC)。電源電圧の選択は、モーターの動作速度と応答要件によって異なります。モーターが高速で動作する場合、または高速応答が必要な場合は、より高い電圧を選択できます。ただし、ドライバの損傷を避けるために、電源のリップル電圧がドライバの最大入力電圧を超えないようにすることが重要です。 B. 電流の決定: 電源電流は通常、ドライバーの出力相電流 (I) に基づいて決定されます。リニア電源を使用する場合、電源電流は相電流 (I) の 1.1 ～ 1.3 倍に設定できます。スイッチング電源を使用する場合、電源電流は相電流(I)の1.5～2.0倍に設定できます。