ステッピング モーターは離散運動デバイスであり、最新のデジタル制御技術と重要な関係を持っています。現在の国内のデジタル制御システムでは、ステッピングモーターが広く使用されています。オールデジタル AC サーボ システムの出現により、AC サーボ モーターがデジタル制御システムで使用されることが増えています。デジタル制御の発展傾向に適応するために、モーションコントロールシステムの実行モーターとしてステッピングモーターまたはオールデジタルACサーボモーターが主に使用されています。どちらも制御モード (パルス列と方向信号) は似ていますが、性能と適用場面には大きな違いがあります。では、両者の性能を比較してみましょう。
制御精度が違う
2 相ハイブリッド ステッピング モーターのステップ角は一般に 3.6 度および 1.8 度であり、5 相ハイブリッド ステッピング モーターのステップ角は一般に 0.72 度および 0.36 度です。より小さいステップ角を備えた高性能ステッピング モーターもいくつかあります。たとえば、Stone Company が低速で動作するワイヤー工作機械用に製造したステッピング モーターのステップ角は 0.09 度です。 BERGER LAHR 製の三相ハイブリッド ステッピング モーターのステップ角は 0.09 度です。ディップスイッチは、2相および5相ハイブリッドステッピングモーターのステップ角に対応した1.8度、0.9度、0.72度、0.36度、0.18度、0.09度、0.072度、0.036度に設定されています。
ACサーボモータの制御精度はモータ軸後端のロータリーエンコーダにより保証されています。標準の 2500 ライン エンコーダを備えたモーターの場合、ドライバー内の 4 倍周波テクノロジーにより、パルス相当値は 360 度/10000=0.036 度になります。17 ビット エンコーダを備えたモーターの場合、ドライバーが 217=131072 パルスを受信するたびに、モーターは 1 回転します。つまり、そのパルス相当値は 360 度/131072=9.89 秒です。ステップ角1.8度のステッピングモーターの1/655パルスに相当します。
低周波特性が異なります。
ステッピング モーターは、低速時に低周波振動が発生しやすくなります。振動周波数は負荷状態とドライバーの性能に関係します。一般に、振動周波数はモーターの無負荷時の離陸周波数の半分であると考えられています。ステッピングモーターの動作原理によって決まるこの低周波振動現象は、機械の通常の動作にとって非常に好ましくありません。ステッピング モーターが低速で動作する場合、低周波振動現象を克服するために、モーターにダンパーを追加したり、ドライバーに細分化技術を使用したりするなど、一般に制振技術を使用する必要があります。
ACサーボモーターは低速でも振動が少なくスムーズに回転します。ACサーボシステムには共振抑制機能があり、機械の剛性不足をカバーできます。また、システム内部に周波数解析機能（FFT）があり、機械の共振点を検出してシステム調整が容易です。
モーメントと周波数の特性は異なります。
ステッピングモーターの出力トルクは速度の増加とともに減少し、高速になると急激に低下するため、最大動作速度は一般に300〜600RPMです。ACサーボモータは定トルク出力、つまり定格回転数(通常2000RPMまたは3000RPM)内で定格トルクを出力でき、定格回転数を超えると定出力となります。
過負荷容量は異なります。
ステッピング モーターには通常、過負荷能力がありません。ACサーボモーターは強力な過負荷容量を備えています。パナソニックの AC サーボ システムを例に挙げると、速度過負荷およびトルク過負荷機能があります。最大トルクは定格トルクの3倍で、起動時の慣性負荷の慣性モーメントに負けません。ステッピングモーターにはこのような過負荷容量がないため、モデルを選択するときにこの慣性モーメントを克服するには、より大きなトルクを持つモーターを選択する必要があることが多く、機械は使用中にそれほど大きなトルクを必要としません。正常に作動しているのでトルクは出ます。無駄という現象。
走行性能が違う：
ステッピングモーターの制御はオープンループ制御です。起動周波数が高すぎたり、負荷が大きすぎたりすると、脱調や失速が発生しやすくなります。速度が速すぎるとオーバーシュートが発生しやすくなります。したがって、制御精度を確保するためには、適切な取り扱いが必要です。上昇と減速の問題。AC サーボ駆動システムは閉ループ制御です。ドライブはモーターエンコーダーのフィードバック信号を直接サンプリングすることができ、内部位置ループと速度ループが形成されます。一般にステッピングモーターのステップロスやオーバーシュートがなく、制御性能はより信頼性が高くなります。
速度応答性能が異なります。
ステッピング モーターが停止状態から動作速度 (通常は毎分数百回転) まで加速するまでに 200 ～ 400 ミリ秒かかります。ACサーボシステムの加速性能が向上しました。 CRT AC サーボ モーターを例にとると、静止状態から 3000RPM の定格速度まで加速するのにわずか数ミリ秒しかかかりません。これは、高速な起動と停止が必要な制御の場合に使用できます。
要約すると、AC サーボ システムは多くの性能面でステッピング モーターよりも優れています。ただし、それほど要求の厳しい状況では、ステッピング モーターがエグゼクティブ モーターとして使用されることがよくあります。したがって、制御システムの設計では、制御要件やコストなどのさまざまな要素を総合的に考慮して、適切な制御モータを選択する必要があります。
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。平たく言えば、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、設定された方向に固定角度 (およびステップ角度) 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、正確な位置決めの目的を達成できます。同時に、パルス周波数を制御することでモーターの回転速度と加速度を制御し、速度調整の目的を達成できます。
ステッピング モーターには、永久磁石 (PM)、リアクティブ (VR)、ハイブリッド (HB) の 3 種類があります。
永久磁石ステッピングは通常 2 相であり、トルクと体積が小さく、ステップ角は通常 7.5 度または 15 度です。
リアクティブステッピングは一般に三相であり、大きなトルク出力を実現でき、ステッピング角度は一般に1.5度ですが、騒音と振動が非常に大きくなります。ヨーロッパやアメリカなどの先進国では1980年代に廃止されました。
ハイブリッドステッパーとは、永久磁石タイプとリアクティブタイプの利点を組み合わせたものを指します。2 相と 5 相に分けられます。2 相のステップ角は通常 1.8 度、5 相のステップ角は通常 0.72 度です。このタイプのステッピング モーターは最も広く使用されています。
投稿日時: 2023 年 3 月 25 日