ビュー: 0 著者: サイト編集者 公開時間: 2025-04-18 起源: サイト
あ ステッピング モーター は、通常のモーターのように連続的に回転するのではなく、正確な固定ステップで動作する電気モーターの一種です。 3D プリンタ、CNC マシン、ロボット工学、カメラ プラットフォームなど、正確な位置制御が必要なアプリケーションでよく使用されます。
ステッピング モーターは、電気エネルギーを驚くべき精度で回転運動に変換する電気モーターの一種です。連続回転を行う通常の電気モーターとは異なり、ステッピング モーターは個別のステップで回転するため、正確な位置決めが必要な用途に最適です。
ドライバーからステッピング モーターに送られるすべての電気パルスは、正確な動きをもたらします。各パルスは特定のステップに対応します。モーターの回転速度は、これらのパルスの周波数に直接相関します。パルスの送信が速いほど、回転も速くなります。
主な利点の 1 つは、 ステッピングモーターは制御が簡単です。ほとんどのドライバは 5 ボルトのパルスで動作し、一般的な集積回路と互換性があります。これらのパルスを生成する回路を設計することも、BesFoc などの会社のパルス発生器を使用することもできます。
標準ステッピング モーターの精度は約 ± 3 分角 (0.05°) であるため、時折生じる誤差にもかかわらず、これらの誤差は複数のステップで累積することはありません。たとえば、標準的なステッピング モーターが 1 ステップ実行すると、1.8° ± 0.05° 回転します。 100 万回のステップの後でも、合計偏差はわずか ± 0.05° であり、長距離での正確な動きに信頼性をもたらします。
さらに、ステッピング モーターは、ローターの慣性が低いため、素早い応答と加速が可能なことで知られており、迅速に高速に達することができます。このため、短く素早い動作が必要な用途に特に適しています。
あ ステッピング モーターは 、1 回転を複数の等しいステップに分割することによって動作します。電磁石を使用して、制御された小さな増分で動きを作り出します。
ステッピング モーターには 2 つの主要な部分があります。
ステータ – コイル（電磁石）を備えた固定部分。
ローター – 回転する部分で、多くの場合磁石または鉄でできています。
電流がステーターコイルを流れると、磁界が発生します。
これらの磁場はローターを引き付けます。
特定のシーケンスでコイルをオンまたはオフにすることにより、ローターは円運動で段階的に引っ張られます。
コイルに通電するたびに、ローターは小さな角度（ステップと呼ばれます）だけ動きます。
たとえば、モーターの 1 回転あたり 200 ステップがある場合、各ステップはローターを 1.8° 動かします。
モーターは、コイルに送信されるパルスの順序に応じて正転または逆転できます。
あ ステッピング モーター ドライバーは電気パルスをモーター コイルに送信します。
パルスが多いほど、モーターはより多く回転します。
マイクロコントローラー (Arduino や Raspberry Pi など) はこれらのドライバーを制御してモーターを正確に動かすことができます。
以下の図は、標準的なステッピング モーター システムを示しています。このシステムは、連携して動作するいくつかの重要なコンポーネントで構成されています。各要素のパフォーマンスは、システムの全体的な機能に影響を与えます。
システムの中心となるのはコンピューターまたはプログラマブル ロジック コントローラー (PLC) です。このコンポーネントは頭脳として機能し、ステッピング モーターだけでなくマシン全体を制御します。エレベーターを上げたり、ベルトコンベアを動かしたりするなど、さまざまな作業を実行できます。必要な複雑さに応じて、このコントローラは、高度な PC または PLC から単純なオペレータの押しボタンまで多岐にわたります。
次はインデクサーまたは PLC カードで、特定の命令を PLC カードに伝達します。 ステッピングモーター。動作に必要な数のパルスを生成し、パルス周波数を調整してモーターの加速、速度、減速度を制御します。インデクサーは、BesFoc のようなスタンドアロン ユニットにすることも、PLC に接続するパルス ジェネレーター カードにすることもできます。その形状に関係なく、このコンポーネントはモーターの動作にとって非常に重要です。
モーター ドライバーは 4 つの主要な部分で構成されます。
位相制御のロジック: このロジック ユニットはインデクサーからパルスを受信し、モーターのどの位相をアクティブにするかを決定します。モーターの適切な動作を保証するには、各相への通電は特定のシーケンスに従う必要があります。
ロジック電源: これはドライバー内の集積回路 (IC) に電力を供給する低電圧電源で、チップ セットまたは設計に基づいて通常は約 5 ボルトで動作します。
モーター電源: この電源は、モーターに電力を供給するために必要な電圧 (通常は約 24 VDC) を提供しますが、アプリケーションによってはそれより高くなる場合があります。
パワーアンプ: このコンポーネントは、モーターの相に電流を流すことができるトランジスタで構成されています。これらのトランジスタは、モーターの動きを促進するために正しいシーケンスでオンとオフに切り替わります。
最後に、これらすべてのコンポーネントが連携して負荷を移動します。負荷は、特定の用途に応じて親ねじ、ディスク、コンベヤ ベルトなどになります。
ステッピング モーターには主に 3 つのタイプがあります。
これらのモーターにはローターとステーターに歯が付いていますが、永久磁石は含まれていません。その結果、ディテントトルクが不足し、通電されていないときに位置を保持できなくなります。
PM ステッピング モーターにはローターに永久磁石がありますが、歯はありません。通常、ステップ角度の精度は低くなりますが、戻り止めトルクを提供し、電源がオフになったときに位置を維持できます。
BesFoc はハイブリッドのみに特化しています ステッピングモーターS.これらのモーターは、永久磁石の磁気特性と可変リラクタンス モーターの歯付きデザインを組み合わせています。ローターは軸方向に磁化されており、一般的な構成では上半分が N 極、下半分が S 極になります。
ローターは 2 つの歯付きカップで構成され、それぞれに 50 個の歯があります。これらのカップは 3.6° オフセットされており、正確な位置決めが可能です。上から見ると、N 極カップの歯が S 極カップの歯と整列し、効果的な歯車システムを形成していることがわかります。
ハイブリッド ステッピング モーターは 2 相構造で動作し、各相には 90° 離れた 4 つの極が含まれています。相内の各極は、180°離れた極が同じ極性を持ち、90°離れた極では極性が逆になるように巻かれています。任意の相の電流を反転すると、対応する固定子極の極性も反転でき、モーターが任意の固定子極を N 極または S 極に変換できるようになります。
ステッピング モーターのローターには 50 個の歯があり、各歯間のピッチは 7.2°です。モーターが動作すると、ローターの歯とステーターの歯の位置が変化する可能性があります。具体的には、歯のピッチの 4 分の 3、歯のピッチの 2 分の 1、または歯のピッチの 4 分の 1 だけオフセットされることがあります。モーターがステップを実行すると、自然に再調整するための最短経路が取られ、これは 1 ステップあたり 1.8° の動きになります (7.2° の 1/4 は 1.8° に等しいため)。
トルクと精度 ステッピング モーターは、極 (歯) の数に影響されます。一般に、極数が多いほどトルクと精度が向上します。 BesFoc は、標準モデルの歯ピッチが半分の「高解像度」ステッピング モーターを提供しています。これらの高解像度ローターには 100 個の歯があり、各歯間の角度は 3.6° になります。この設定では、歯ピッチの 1/4 の移動は 0.9° という小さなステップに相当します。
その結果、「高解像度」モデルは標準モーターの 2 倍の解像度を提供し、標準モデルの 1 回転あたり 200 ステップと比較して 1 回転あたり 400 ステップを達成します。ステップ角度が小さいと、各ステップがあまり目立たなくなり、より緩やかになるため、振動も低くなります。
以下の図は、5 相ステッピング モーターの断面図を示しています。このモーターは主に、ステーターとローターという 2 つの主要部品で構成されています。ローター自体は、ローター カップ 1、ローター カップ 2、永久磁石の 3 つのコンポーネントで構成されています。ローターは軸方向に磁化されています。たとえば、ローター カップ 1 が N 極として指定されている場合、ローター カップ 2 は S 極になります。
ステーターには 10 個の磁極があり、それぞれに小さな歯と対応する巻線が装備されています。これらの巻線は、それぞれが反対の極の巻線に接続されるように設計されています。一対の巻線に電流が流れると、それらが接続している極が同じ方向 (北または南) に磁化します。
対向する極の各ペアがモーターの 1 つの相を形成します。合計 10 個の磁極があるとすると、この 5 相内に 5 つの異なる相が存在します。 ステッピングモーター.
重要なのは、各ローター カップには外周に沿って 50 個の歯があることです。ローター カップ 1 とローター カップ 2 の歯は、歯ピッチの半分だけ互いに機械的にオフセットされており、動作中の正確な位置合わせと移動が可能です。
速度とトルクの曲線を読み取る方法を理解することは、モーターが達成できる能力についての洞察を提供するため、非常に重要です。これらの曲線は、特定のドライバーと組み合わせた場合の特定のモーターの性能特性を表します。モーターが動作すると、そのトルク出力はドライブの種類と印加電圧の影響を受けます。その結果、同じモーターでも、使用するドライバーに応じて、速度とトルクの曲線が大きく異なる場合があります。
BesFoc は、これらの速度-トルク曲線を参考として提供します。同様の電圧および電流定格を持つドライバーを備えたモーターを使用すると、同等のパフォーマンスが期待できます。インタラクティブな体験については、以下の速度とトルクの曲線を参照してください。
保持トルク
これは、モーターが停止しているときに、定格電流が巻線に流れているときにモーターによって生成されるトルクの量です。
始動/停止領域
このセクションは、モーターが瞬時に始動、停止、逆転できるトルクと速度の値を示します。
プルイントルク
入力パルスと同期を保ちながらモーターを始動、停止、逆転できるトルクと速度の値です。
プルアウトトルク
入力位相との同期を維持し、モーターが失速することなく動作できるトルクと速度の値を指します。モーターが動作中に供給できる最大トルクを表します。
最大始動速度
これは、負荷が適用されていないときにモーターが動作を開始できる最高速度です。
最大運転速度
これは、無負荷で運転中にモーターが達成できる最高速度を示します。
プルイントルクとプルアウトトルクの間の領域内で動作するには、モーターは最初に始動/停止領域で始動する必要があります。モーターが作動し始めると、パルスレートは希望の速度に達するまで徐々に増加します。モーターを停止するには、プルイン トルク曲線を下回るまで速度を下げます。
トルクは、電流とモーター内のワイヤーの巻き数に正比例します。トルクを20%増加するには、電流も約20%増加する必要があります。逆に、トルクを 50% 減らすには、電流を 50% 減らす必要があります。
ただし、磁気飽和のため、電流を定格電流の 2 倍を超えて増加してもメリットはありません。これを超えると、さらに増加してもトルクは向上しません。定格電流の約 10 倍で動作すると、ローターが減磁する危険性があります。
当社のすべてのモーターにはクラス B 絶縁が装備されており、絶縁が劣化し始める前に最大 130°C の温度に耐えることができます。長寿命を確保するには、内部と外部の温度差を 30°C に維持することをお勧めします。これは、外部ケースの温度が 100°C を超えないようにすることを意味します。
インダクタンスは高速トルク性能に重要な役割を果たします。これは、モーターが際限なく高いレベルのトルクを発揮しない理由を説明します。モーターの各巻線には、個別のインダクタンスと抵抗の値があります。ヘンリー単位で測定されたインダクタンスをオーム単位の抵抗で割ると、時定数 (秒単位) が求められます。この時定数は、コイルが定格電流の 63% に達するまでにかかる時間を示します。たとえば、モーターの定格が 1 アンペアの場合、1 つの時定数の後、コイルは約 0.63 アンペアに達します。通常、コイルが最大電流 (1 アンペア) に達するまでに約 4 ～ 5 つの時定数がかかります。トルクは電流に比例するため、電流が 63% に達するだけの場合、モーターは 1 つの時定数後に最大トルクの約 63% を生成します。
低速では、電流が効果的にコイルに素早く出入りできるため、電流の蓄積の遅れは問題になりません。これにより、モーターが定格トルクを発揮できるようになります。ただし、高速では、次の位相が切り替わる前に電流を十分に速く増加させることができないため、トルクが低下します。
ドライバー電圧は、ドライバーの高速性能に大きく影響します。 ステッピングモーター。モーター電圧に対する駆動電圧の比率が高いほど、高速性能が向上します。これは、電圧が上昇すると、前述の 63% のしきい値よりも速く電流が巻線に流れ込むためです。
ステッピング モーターがあるステップから次のステップに移行するとき、ローターは目標位置で瞬時に停止しません。代わりに、最終位置を通過してから引き戻され、反対方向にオーバーシュートし、最終的に停止するまで前後に振動し続けます。 「リンギング」と呼ばれるこの現象は、モーターがステップを踏むたびに発生します (以下の対話図を参照)。バンジー コードと同じように、ローターの勢いによってローターは停止点を超えて移動し、静止する前に「跳ね返り」ます。ただし、多くの場合、モーターは完全に停止する前に次のステップに移動するように指示されます。
以下のグラフは、さまざまな負荷条件下でのステッピング モーターのリンギング動作を示しています。モーターに負荷がかかっていないときは、大きなリンギングが発生し、振動が増加します。この過度の振動は、無負荷または軽負荷の場合に、同期が失われる可能性があるため、モーターの失速を引き起こす可能性があります。したがって、常にテストすることが重要です。 ステッピング モーター。 適切な負荷の
他の 2 つのグラフは、負荷がかかったときのモーターのパフォーマンスを示しています。モーターに適切な負荷をかけると、モーターの動作が安定し、振動が軽減されます。理想的には、負荷はモーターの最大トルク出力の 30% ～ 70% を必要とします。さらに、ローターに対する負荷の慣性比は 1:1 ～ 10:1 の範囲内である必要があります。短くて速い動きの場合、この比率は 1:1 ～ 3:1 に近いことが望ましいです。
BesFoc のアプリケーション スペシャリストとエンジニアが、適切なモーターのサイジングをお手伝いします。
あ ステッピング モーターの振動が大幅に増加します。これは共振として知られる現象です。 入力パルス周波数がその固有周波数と一致すると、これは 200 Hz 付近で発生することがよくあります。共振時には、ローターのオーバーシュートとアンダーシュートが大幅に増幅され、ステップを欠落する可能性が高くなります。特定の共振周波数は負荷慣性によって変化しますが、通常は 200 Hz 付近で推移します。
2 相ステッピング モーターは、4 つのグループでのみステップをミスできます。 4 の倍数で発生するステップ損失に気付いた場合は、振動によりモーターが同期を失っているか、負荷が過大である可能性があることを示しています。逆に、失敗したステップが 4 の倍数でない場合は、パルス数が正しくないか、電気ノイズがパフォーマンスに影響を与えている可能性があります。
共鳴効果を軽減するには、いくつかの戦略が役立ちます。最も簡単なアプローチは、共振速度での動作を完全に回避することです。 200 Hz は 2 相モーターの約 60 RPM に相当するため、それほど高速ではありません。ほとんど ステッピング モーターの最大始動速度は約 1000 パルス/秒 (pps) です。したがって、多くの場合、共振周波数よりも高い速度でモーターの動作を開始できます。
共振周波数を下回る速度でモーターを始動する必要がある場合は、振動の影響を最小限に抑えるために共振範囲内で急速に加速することが重要です。
もう 1 つの効果的な解決策は、より小さいステップ角を使用することです。ステップ角が大きくなると、オーバーシュートとアンダーシュートが大きくなる傾向があります。モーターの移動距離が短い場合、十分な力 (トルク) が生成されず、大幅にオーバーシュートします。ステップ角を小さくすることで、モーターの振動が少なくなります。これが、ハーフステッピングおよびマイクロステッピング技術が振動の低減に非常に効果的である理由の 1 つです。
必ず負荷要件に基づいてモータを選択してください。モーターのサイズを適切に設定すると、全体的なパフォーマンスが向上します。
ダンパーも検討すべきオプションです。これらのデバイスはモーターの後部シャフトに取り付けて振動エネルギーの一部を吸収することができ、コスト効率の高い方法で振動モーターの動作をスムーズにするのに役立ちます。
比較的新しい進歩 ステッピング モーター 技術は 5 相ステッピング モーターです。 2 相モーターと 5 相モーターの最も顕著な違い (以下の対話図を参照) はステーターの極の数です。2 相モーターには 8 極 (各相に 4 つ) がありますが、5 相モーターには 10 つの極 (各相に 2 つ) があります。ローターの設計は 2 相モーターの設計に似ています。
2 相モーターでは、各相はローターを 1/4 歯ピッチで動かしますが、5 相モーターでは、その設計によりローターは歯ピッチの 1/10 動きます。歯ピッチ7.2°の場合、5相モーターのステップ角は0.72°になります。この構造により、2 相モーターの 1 回転あたり 200 ステップに対して、5 相モーターは 1 回転あたり 500 ステップを達成でき、2 相モーターの 2.5 倍の分解能が得られます。
解像度が高くなるとステップ角が小さくなり、振動が大幅に減少します。 5相モーターは2相モーターに比べてステップ角が2.5倍小さいため、鳴きや振動が大幅に軽減されます。どちらのモーター タイプでも、ステップをミスするにはローターが 3.6° 以上オーバーシュートまたはアンダーシュートする必要があります。 5 相モーターのステップ角はわずか 0.72°であるため、モーターがそのようなマージンでオーバーシュートまたはアンダーシュートすることはほぼ不可能になり、その結果、同期が失われる可能性は非常に低くなります。
主な駆動方法は 4 つあります。 ステッピングモーター:
ウェーブドライブ（フルステップ）
2 フェーズオン (フルステップ)
1-2 フェーズオン (ハーフステップ)
マイクロステップ
以下の図では、波動駆動方式をその原理を説明するために簡略化して示しています。図に示されている 90° 回転は、実際のモーターのローター回転 1.8° を表します。
波動駆動方式は、1 相オン方式とも呼ばれ、一度に 1 つの相のみに通電します。 A フェーズがアクティブになると、ローターの N 極を引き付ける S 極が作成されます。次に、A 相がオフ、B 相がオンになり、ロータが 90 度 (1.8 度) 回転し、各相が個別に通電されてこのプロセスが続きます。
ウェーブ ドライブは 4 段階の電気シーケンスで動作し、モーターを回転させます。
「2 フェーズオン」駆動方式では、モーターの両相が継続的に通電されます。
以下に示すように、各 90° 回転はローターの 1.8° 回転に対応します。 A 相と B 相の両方が S 極として通電されると、ローターの N 極が両方の極に均等に引き寄せられ、ローターが中央に直接整列します。シーケンスが進行し、フェーズがアクティブになると、ローターが回転して、通電された 2 つの極間の位置合わせを維持します。
「2 フェーズ オン」方式は、4 段階の電気シーケンスを使用して動作し、モーターを回転させます。
BesFoc の標準 2 相および 2 相 M タイプ モーターは、この「2 フェーズ オン」駆動方式を利用しています。
「1 フェーズ オン」方式に対する「2 フェーズ オン」方式の主な利点はトルクです。 「1 フェーズ オン」方式では、一度に 1 つのフェーズのみがアクティブになり、単一単位のトルクがローターに作用します。対照的に、「2 フェーズ オン」方式では、両方のフェーズに同時に通電し、2 単位のトルクを生成します。一方のトルク ベクトルは 12 時の位置で作用し、もう一方のトルク ベクトルは 3 時の位置で作用します。これら 2 つのトルク ベクトルを組み合わせると、単一ベクトルよりも 41.4% 大きい大きさの 45° の角度で合成ベクトルが作成されます。これは、「2 フェーズ オン」方式を使用すると、「1 フェーズ オン」方式と同じステップ角を達成しながら、41% 多いトルクを実現できることを意味します。
ただし、5 相モーターの動作は多少異なります。 「2 フェーズ オン」方式を採用する代わりに、「4 フェーズ オン」方式を利用します。このアプローチでは、モーターがステップを実行するたびに、4 つのフェーズが同時にアクティブになります。
その結果、5 相モーターは動作中に 10 ステップの電気シーケンスに従います。
「1-2 フェーズ オン」方法は、ハーフ ステッピングとも呼ばれ、前の 2 つの方法の原理を組み合わせたものです。このアプローチでは、まず A 相に通電し、ローターの位置を調整します。 A相を通電したままにして、B相を活性化します。この時点で、ローターは両方の極に均等に引き寄せられ、中央に整列し、45° (または 0.9°) 回転します。次に、B 相への通電を継続しながら A 相をオフにし、モーターが次のステップに進むことができるようにします。このプロセスは、1 相と 2 相の通電を交互に繰り返しながら継続します。これにより、ステップ角が効果的に半分になり、振動が軽減されます。
5 相モーターの場合も、4 相オンと 5 相オンを交互に切り替えることで、同様の戦略を採用します。
ハーフステップ モードは、8 ステップの電気シーケンスで構成されます。 「4-5 フェーズ オン」方式を使用する 5 相モーターの場合、モーターは 20 ステップの電気シーケンスを実行します。
(必要に応じて、マイクロステップに関する詳細情報を追加できます。)
マイクロステッピングは、小さなステップをさらに細かくするために使用される技術です。ステップが小さいほど分解能が高くなり、モーターの振動特性が向上します。マイクロステッピングでは、位相は完全にオンでも完全にオフでもありません。代わりに、部分的に通電されます。 A相、B相に90°（5相の場合は0.9°）の位相差を持つ正弦波を印加 ステッピングモーター）。
最大電力が A 相に印加されると、B 相はゼロとなり、ローターは A 相と整列します。A 相への電流が減少すると、B 相への電流が増加し、ローターは B 相に向かって微小なステップを実行できるようになります。このプロセスは、2 つの相間で電流が循環するにつれて継続し、その結果、スムーズなマイクロステップ動作が実現します。
ただし、マイクロステッピングには、主に精度とトルクに関していくつかの課題があります。各相は部分的にのみ通電されるため、モーターのトルクは通常約 30% 減少します。さらに、ステップ間のトルクの差が最小限であるため、モーターは負荷に打ち勝つのに苦労する可能性があり、その結果、モーターが実際に動き始める前に数ステップ移動するように命令される状況が発生する可能性があります。多くの場合、閉ループ システムを作成するにはエンコーダを組み込む必要がありますが、これにより全体のコストが増加します。
オープンループシステム
クローズドループシステム
サーボシステム
ステッピング モーターは通常、オープン ループ システムとして設計されています。この構成では、パルス発生器が位相シーケンス回路にパルスを送信します。フェーズ シーケンサーは、フル ステップおよびハーフ ステップの方法で説明したように、どのフェーズをオンまたはオフにするかを決定します。シーケンサーは高出力 FET を制御してモーターを起動します。
ただし、開ループ システムでは位置の検証が行われないため、モーターが指令された動作を実行したかどうかを確認する方法がありません。
閉ループ システムを実装する最も一般的な方法の 1 つは、二軸モーターの後軸にエンコーダーを追加することです。エンコーダは、送信機と受信機の間で回転する線がマークされた薄いディスクで構成されています。ラインがこれら 2 つのコンポーネントの間を通過するたびに、信号ラインにパルスが生成されます。
これらの出力パルスはコントローラにフィードバックされ、カウントが維持されます。通常、動作の終了時に、コントローラーはドライバーに送信したパルス数とエンコーダーから受信したパルス数を比較します。特定のルーチンが実行され、2 つのカウントが異なる場合、システムは不一致を修正するように調整されます。カウントが一致すれば、エラーは発生していないことを示し、動作はスムーズに続行できます。
閉ループ システムには、コスト (および複雑さ) と応答時間という 2 つの主な欠点があります。エンコーダを組み込むと、コントローラの機能が向上するとともに、システム全体の費用が増加し、総コストの増加につながります。さらに、修正は動作の最後にのみ行われるため、システムに遅延が生じ、応答時間が遅くなる可能性があります。
閉ループ ステッパー システムの代替手段はサーボ システムです。サーボ システムは通常、極数の少ないモーターを使用するため、高速性能は可能ですが、固有の位置決め機能が欠けています。サーボを位置デバイスに変換するには、制御ループとともにエンコーダまたはリゾルバを使用するフィードバック メカニズムが必要です。
サーボ システムでは、指定された位置に到達したことがレゾルバによって示されるまで、モーターが作動したり停止したりします。たとえば、サーボが 100 回転するように指示された場合、レゾルバ カウントは 0 から始まります。モーターはレゾルバカウントが 100 回転に達するまで動作し、100 回転に達するとオフになります。位置のずれがある場合は、モーターが再起動して位置を修正します。
位置誤差に対するサーボの応答は、ゲイン設定の影響を受けます。ゲインを高く設定すると、モーターは誤差の変化に素早く反応できますが、ゲインを低く設定すると、応答が遅くなります。ただし、ゲイン設定を調整すると、モーション コントロール システムに時間遅延が生じ、全体的なパフォーマンスに影響を与える可能性があります。
AlphaStep は BesFoc の革新的な製品です ステッピング モーターソリューション。 リアルタイムの位置フィードバックを提供する統合レゾルバを備えたこの設計により、ローターの正確な位置が常に把握できるようになり、システムの精度と信頼性が向上します。
AlphaStep ドライバーは、ドライブに送信されるすべてのパルスを追跡する入力カウンターを備えています。同時に、レゾルバからのフィードバックがローター位置カウンターに送られ、ローターの位置を継続的に監視できるようになります。あらゆる不一致は偏差カウンターに記録されます。
通常、モーターは開ループ モードで動作し、モーターが従うトルク ベクトルを生成します。ただし、偏差カウンタが ±1.8° を超える不一致を示した場合、フェーズ シーケンサはトルク変位曲線の上部でトルク ベクトルをアクティブにします。これにより、ローターの位置を再調整して同期状態に戻すための最大トルクが生成されます。モーターが数ステップオフになっている場合、シーケンサーはトルク変位曲線の上限にある複数のトルク ベクトルを励起します。ドライバーは最大 5 秒間、過負荷状態に対処できます。この時間枠内に同期を復元できない場合、障害がトリガーされ、アラームが発行されます。
AlphaStep システムの注目すべき機能は、見逃したステップをリアルタイムで修正できることです。動きの終了まで待ってエラーを修正する従来のシステムとは異なり、AlphaStep ドライバーはローターが 1.8° の範囲外になるとすぐに修正措置を講じます。ローターがこの制限内に戻ると、ドライバーは開ループ モードに戻り、適切な相通電を再開します。
添付のグラフはトルク変位曲線を示し、システムの動作モード (開ループと閉ループ) を強調しています。トルク変位曲線は単相で発生するトルクを表しており、ローター位置が1.8°ずれたときに最大トルクが得られます。ステップを外すことができるのは、ローターが 3.6° を超えてオーバーシュートした場合のみです。偏差が 1.8°を超えるとドライバーがトルク ベクトルを制御するため、5 秒以上続く過負荷が発生しない限り、モーターがステップをミスする可能性はほとんどありません。
多くの人が、AlphaStep モーターのステップ精度が ±1.8° であると誤解しています。実際、AlphaStep のステップ精度は 5 分角 (0.083°) です。ローターが 1.8° の範囲外にある場合、ドライバーはトルク ベクトルを管理します。ローターがこの範囲内に収まると、ローターの歯は生成されるトルク ベクトルと正確に一致します。 AlphaStep は、正しい歯がアクティブなトルク ベクトルと一致することを保証します。
AlphaStep シリーズにはさまざまなバージョンがあります。 BesFoc は、分解能とトルクを向上させたり、反射慣性を最小限に抑えたりするために、複数のギア比を備えた丸軸モデルとギア付きモデルの両方を提供します。ほとんどのバージョンにはフェイルセーフ磁気ブレーキを装備できます。さらに、BesFoc は、ASC シリーズと呼ばれる 24 VDC バージョンを提供しています。
結論として、ステッピング モーターは位置決め用途に非常に適しています。パルス数と周波数を変更するだけで、距離と速度の両方を正確に制御できます。極数が多いため、開ループ モードで動作している場合でも精度が向上します。特定の用途に合わせて適切なサイズにすると、 ステッピングモーターは ステップを逃しません。さらに、ステッピング モーターは位置フィードバックを必要としないため、コスト効率の高いソリューションです。
