서보 모터와 스테퍼 모터의 성능 유사점과 차이점은 무엇인가요?
서보 모터와 스테퍼 모터의 성능 비교:
개방 루프 제어 시스템인 스테퍼 모터는 본질적으로 현대 디지털 제어 기술과 관련이 있습니다. 현재 국내 디지털 제어 시스템에서는 스테퍼 모터가 널리 사용됩니다. 완전 디지털 AC 서보 시스템의 출현으로 AC 서보 모터가 디지털 제어 시스템에 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 디지털 제어의 발전 추세에 적응하기 위해 대부분의 모션 제어 시스템은 스테퍼 모터 또는 완전 디지털 AC 서보 모터를 실행 모터로 사용합니다. 두 가지 제어 방법(펄스 열 및 방향 신호)은 유사하지만 성능 및 적용 시나리오에는 큰 차이가 있습니다. 이제 둘의 성능을 비교해 보겠습니다.
1. 다양한 제어 정확도
2상 하이브리드 스테퍼 모터의 스텝 각도는 일반적으로 1.8°, 0.9°이고 5상 하이브리드 스테퍼 모터의 스텝 각도는 일반적으로 0.72°, 0.36°. 세분화를 통해 더 작은 스텝 각도를 갖는 일부 고성능 스테퍼 모터도 있습니다. 예를 들어 SANYODENKI에서 생산하는 2상 하이브리드 스테퍼 모터의 스텝 각도는 DIP 스위치를 통해 1.8°, 0.9°, 0.72°, 0.36°, 0.18°, 0.09°, 0.072°, 0.036°로 설정할 수 있습니다. 2상 및 5상 하이브리드 스테퍼 모터의 스텝 각도를 사용합니다.
AC 서보 모터의 제어 정확도는 모터 샤프트 후단에 있는 로터리 엔코더에 의해 보장됩니다. Sanyo 완전 디지털 AC 서보 모터를 예로 들면 표준 2000라인 인코더가 있는 모터의 경우 드라이버 내부에 사용되는 4중 주파수 기술로 인해 해당 펄스는 360°/8000=0.045°입니다. 17비트 인코더가 있는 모터의 경우 드라이버가 131072개의 펄스를 수신할 때마다 모터는 한 바퀴 회전합니다. 즉, 해당 펄스는 360°/131072=0.0027466°이며, 이는 스테퍼 모터의 펄스와 같습니다. 1.8°의 스텝 각도.
2. 다양한 저주파 특성
스테퍼 모터는 저속에서 저주파 진동이 발생하기 쉽습니다. 진동 주파수는 부하 조건 및 드라이버 성능과 관련이 있습니다. 일반적으로 진동 주파수는 모터의 무부하 픽업 주파수의 절반이라고 믿어집니다. 스테퍼 모터의 작동 원리에 의해 결정되는 이러한 저주파 진동 현상은 기계의 정상적인 작동에 매우 해롭습니다. 스테퍼 모터가 저속으로 작동할 때 일반적으로 모터에 댐퍼를 추가하거나 드라이버에 세분 기술을 사용하는 등 저주파 진동 현상을 극복하기 위해 댐핑 기술을 사용해야 합니다.
AC 서보 모터는 매우 부드럽게 작동하며 저속에서도 진동하지 않습니다. AC 서보 시스템에는 기계적 강성 부족을 보완할 수 있는 최대 진동 억제 기능이 있습니다. 또한 시스템 내부에는 기계의 최대 진동 지점을 감지하여 시스템 조정을 용이하게 할 수 있는 주파수 분석 기능(FFT)이 있습니다.
3. 다양한 토크-주파수 특성
스테퍼 모터의 출력 토크는 속도가 증가함에 따라 감소하고 더 높은 속도에서는 급격히 떨어지므로 최대 작동 속도는 일반적으로 300입니다. ~600RPM. AC 서보 모터는 일정한 토크 출력을 가지고 있습니다. 즉, 정격 속도(일반적으로 2000RPM 또는 3000RPM) 내에서 정격 토크를 출력할 수 있으며, 정격 속도 이상에서는 일정한 전력 출력을 갖습니다.
4. 다양한 과부하 기능
스테퍼 모터에는 일반적으로 과부하 기능이 없습니다. AC 서보 모터는 강력한 과부하 능력을 가지고 있습니다. Sanyo AC 서보 시스템을 예로 들면 속도 과부하 및 토크 과부하 기능이 있습니다. 최대 토크는 정격 토크의 2~3배로 시동 순간 관성 부하의 관성 모멘트를 극복하는데 사용할 수 있습니다. 스테퍼 모터에는 이러한 종류의 과부하 기능이 없기 때문에 선택 시 이러한 관성 모멘트를 극복하기 위해 더 큰 토크를 가진 모터를 선택해야 하는 경우가 많습니다. 그러나 기계는 정상 작동 중에는 그렇게 큰 토크가 필요하지 않습니다. 그래서 토크 낭비 현상이 나타납니다.
5. 다양한 작동 성능
스테퍼 모터의 제어는 개방 루프 제어입니다. 시작 주파수가 너무 높거나 부하가 너무 크면 손실되기 쉽습니다. 너무 높으면 오버슈트가 발생하기 쉬우므로 제어 정확도를 보장하려면 속도 증가 및 감소 문제를 적절하게 처리해야 합니다.
AC 서보 드라이브 시스템은 폐쇄 루프 제어로서, 드라이버는 모터 인코더 피드백 신호를 직접 샘플링할 수 있으며 내부적으로 위치 루프와 속도 루프를 구성합니다. 일반적으로 스테퍼 모터의 단계 손실이나 오버슈트가 없습니다. 제어 성능이 더 안정적입니다.
6. 다양한 속도 응답 성능
스테퍼 모터가 정지 상태에서 작동 속도(일반적으로 분당 수백 회전)까지 가속하는 데는 200~400밀리초가 걸립니다. AC 서보 시스템은 가속 성능이 뛰어나 빠른 시작과 정지가 필요한 제어 상황에서 사용할 수 있습니다.
요약하자면, AC 서보 시스템은 여러 성능 측면에서 스테퍼 모터보다 우수합니다. 그러나 요구 사항이 낮은 일부 상황에서는 스테퍼 모터가 실행 모터로 사용되는 경우가 많습니다. 따라서 제어 시스템의 설계 과정에서는 제어 요구 사항, 비용 등 다양한 요소를 종합적으로 고려하여 적절한 제어 모터를 선택해야 합니다.