1. 스텝 모터(Step Motor), 스텝핑 모터 (Stepping Motor)
ㅇ 제어 장치에 의해 공급되는 전기적 펄스열에 따라, 정해진 각도 만큼 조금씩 회전하도록 설계된,
일종의 동기 전동기
2. 스텝 모터의 동작 원리
ㅇ 구동 회로에 펄스를 하나씩 주면서, 모터는 일정 각도(스텝 각) 만큼씩 회전함
* 스텝각 : 펄스가 1개 입력될 때 회전자가 움직이는 각도
. 15˚ (24스텝/1회전) : 저 해상도, 초기 단순한 스텝 모터에 사용
. 7.5˚ (48스텝/1회전) : 중간 해상도, 구형 프린터 등에서 사용
. 1.8˚ (200스텝/1회전) : 표준 해상도, 가장 널리 사용됨
. 0.9˚ (400스텝/1회전) : 고 해상도, 정밀 제어용
. 이 이하 : 마이크로 스테핑((microstepping) 기술로, 최대 수천 스텝까지 세분화 가능
ㅇ 전력 반도체 소자에 의한, 자석의 극성 전환을 통해, 회전자 단계 흡인하며, 회전 토크를 발생시킴
- 전력 반도체 소자가 스위칭 동작을 하며,
. 전류 흐름 조절 → 자극의 극성이 순차적으로 바뀜 → 회전자가 이를 따라 움직임
- 매 스텝 마다, 전자석 자계의 위치가 이동하며, 회전자도 일정 각도 만큼 단계적 이동 가능
. 고정자 권선에 전류의 순차적 인가를 제어함으로써, 매번 전자석의 자극(N극/S극)이 형성됨
. 회전자의 영구자석이 전자석 쪽으로 조금씩 끌려가며 회전하게 됨
* 따라서, 정밀 위치 제어가 가능하며, 반응 속도가 빠르고, 제어가 간단함
3. 스텝 모터의 특징
ㅇ 구조적 특징
- 브러시 없는 모터 중의 하나 : (마모가 적고 수명이 김)
- 구조가 단순 : (유지보수 용이)
. 모든 권선이 고정자(Stator)에 감겨 있음
. 회전자(Rotor)는 영구자석으로 구성됨
ㅇ 제어상의 특징
- 개루프 제어로 운용 가능
. 서보 모터 처럼, 복잡한 센서나 폐루프 제어 회로가 필요 없어, 구조가 간단하고 가격이 저렴
- 제어 신호(펄스)의 수와 주기에 따라 회전 각도와 속도 제어가 가능
ㅇ 장점
- 개회로 제어로 간단한 구동
- 정지 상태에서도 홀딩 토크를 제공하여, 위치 유지 가능
- 높은 정확도의 위치 제어
- 비용 대비 효율 우수
ㅇ 단점
- 부하가 클 경우, 스텝 손실(step loss)이 발생 가능
- 진동, 공진 문제 발생 가능 (단, 마이크로 스텝 드라이브로 보완 가능)
- 에너지 효율은, 서보 모터에 비해 낮은 편