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クローズドループステッピングモーター

ステッピングモーターは、電気パルス信号を角度変位または直線変位に変換するオープンループ制御モーターです。ステップ損失がない場合、モーターの速度と停止位置は、負荷の変化ではなく、パルス信号の周波数とパルス数に依存します。ステッピングモーターがパルス信号を受信すると、設定された方向に従ってモーターは一定の角度(ステップ角)だけ回転します。モーターの角度変位とモーター速度は、パルス数とパルス周波数を制御することで制御でき、正確なオープンループ制御を実現します。ただし、ステッピングモーターの実際の回転角度と理論上のステップ距離の間には、多少の誤差が生じます。1ステップから他のステップへの誤差はありますが、ステッピングモーターの各サイクルのステップ数は同じです。ステップ損失がない場合、ステップ誤差は長時間蓄積されません。
上記のようなステッピングモーターのステップロスを防ぐにはどうすればよいでしょうか?まず、ステッピングモーターがステップロスを起こす原因を知る必要があります。

1. ローターの加速速度がステッピングモーターの回転磁界よりも遅い場合、つまりローターの回転速度が整流速度よりも遅い場合、モーターはステップを失います。これは、モーターへの入力電力が不足し、発生するトルクがステーター磁界のローター速度に追いつけないため、ステップが失われるためです。
2. ローターの平均速度がステーター磁界の平均回転速度よりも高い。ステーターの励磁に時間がかかり、ステッピングモーターに必要な時間よりも長くなる。ローターはステップ動作中に過剰なエネルギーを獲得し、その結果、モーターによって発生するトルクが大きくなりすぎて、モーターがステップ動作してしまう。
3. ステッピングモーターの負荷慣性が大きい。
4. ステッピングモーターが共振を起こす。

実際、ステッピングモーターがステップを失う原因は、基本的にステッピングモータードライバーの選択が不適切であることです。ステッピングモーターは、適切なステッピングモータードライバーを選択することによってのみ、その精密な制御の利点を発揮できます。適切なステッピングモータードライバーを選択するには、モーターの電流に応じて、電流以上のドライバーが必要です。低振動または高精度が要求される場合は、分割駆動を使用できます。高トルクモーターの場合は、高速性能を良好にするために、可能な限り高電圧タイプのアクチュエーターを使用します。同時に、ドライバーに関しては、多くの人がスイッチング電源を駆動電源として直接使用しています。しかし、スイッチング電源は、特に高トルクのステッピングモーターの場合、必要な電力の2倍以上の場合を除き、一般的には使用しない方が良いでしょう。モーターが動作しているときは、大きなインダクタンス負荷となり、電源に瞬間的な高圧が発生します。スイッチング電源の過負荷性能は良好ではなく、保護シャットダウンが発生します。また、その精密な電圧安定化性能は必要ありません。場合によっては、スイッチング電源とドライバーの損傷につながる可能性があります。ステッピングモーターの駆動電源としては、DC電源の代わりに従来のトロイダル変圧器またはR型変圧器を使用することができる。
ステッピングモーターの共振は、モーターのパルス周波数がステッピングモーターの固有振動数と等しくなることで発生し、その周波数はドライバーの分割数に関係します。ステッピングモーターを使用する際には、アクチュエータの分割能力が非常に重要です。共振範囲が小さいほど良いです。大きな負荷慣性は、ステッピングモーターの過負荷によって発生します。この状況に対処するため、使用時にはモーターの過負荷を避ける必要があります。


投稿日時:2025年5月26日
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