스테퍼 모터

단순 스테퍼 모터(단극)의 애니메이션
프레임 1: 톱 전자석(1)이 켜져 기어 모양의 철로터의 가장 가까운 톱니를 끌어당긴다. 톱니가 전자석 1에 정렬되면 우측 전자석(2)에서 약간 오프셋된다.
프레임 2: 상단 전자석(1)이 꺼지고 우측 전자석(2)에 전원이 공급되어 톱니를 그것과 정렬되도록 당긴다. 이는 이 예에서 3.6°의 회전을 초래한다.
프레임 3: 하단 전자석(3)에 전원이 공급되고, 또 다른 3.6° 회전이 발생한다.
프레임 4: 좌측 전자석(4)에 전원이 공급되어 다시 3.6° 회전한다. 상단 전자석(1)이 다시 활성화되면 로터가 한 톱니 위치로 회전하게 되는데, 톱니가 25개 있기 때문에 이 예에서 완전히 회전하는 데 100단계가 걸린다.

스테퍼 모터(stepper motor)는 스텝 모터(step motor) 또는 스테핑 모터(steping motor)라고도 하며, 전체 회전을 동일한 수의 스텝으로 나누는 브러시리스 DC 전기 모터다. 모터의 위치는 토오크 및 속도와 관련하여 모터의 크기가 애플리케이션에 맞는 한 피드백(오픈 루프 컨트롤러)을 위한 위치 센서 없이 이러한 단계 중 하나에서 이동 및 유지하도록 명령할 수 있다.

스위치 방식 저항 모터는 극 개수가 감소된 매우 큰 스테핑 모터로 일반적으로 폐쇄 루프 정류된다.

메커니즘

스테퍼 모터

양극성 하이브리드 스테퍼 모터

브러시드 DC 모터는 DC 전압이 단자에 인가되면 연속적으로 회전한다. 스테퍼 모터는 입력 펄스열(일반적으로 사각파)을 축의 회전 위치에서 정밀하게 정의된 증분으로 변환하는 특성으로 알려져 있다. 각 펄스는 정해진 각도를 통해 샤프트를 회전시킨다.

스테퍼 모터는 기어 모양의 철제 조각인 중앙 로터 주위에 스테이터로 배열된 여러 개의 "토치형" 전자석을 효과적으로 가지고 있다. 전자석은 외부 드라이버 회로 또는 마이크로 컨트롤러에 의해 전원이 공급된다. 모터 샤프트를 돌리기 위해 먼저 전자석 1개에 전원이 공급되며, 이 전기는 자력으로 기어의 톱니를 끌어당긴다. 기어의 톱니가 첫 번째 전자석에 정렬되면 다음 전자석에서 약간 오프셋된다. 이것은 다음 전자석을 켜고 첫 번째 전자석을 끄면 기어가 다음 전자석에 맞춰 약간 회전한다는 것을 의미한다. 거기서부터 그 과정이 반복된다. 각각의 회전은 "단계"라고 불리며, 정수 수의 스텝이 완전 회전을 한다. 그렇게 하면 모터를 정확한 각도로 돌릴 수 있다.

전자석들의 원형 배치는 각 그룹을 위상이라고 하는 그룹으로 나누어지며, 그룹당 동일한 수의 전자석이 있다. 그룹 수는 스테퍼 모터의 설계자가 선택한다. 각 그룹의 전자석들은 배열의 균일한 패턴을 형성하기 위해 다른 그룹의 전자석들과 인터리브된다. 예를 들어 스테퍼 모터에 A 또는 B로 식별된 두 그룹과 총 10개의 전자석이 있는 경우 그룹화 패턴은 ABAB가 될 것이다.아바바브.

같은 그룹 내의 전자석들은 모두 함께 전원이 공급된다. 이 때문에 위상이 더 많은 스테퍼 모터는 일반적으로 모터를 제어하기 위해 더 많은 와이어(또는 리드)를 가지고 있다.

종류들

스테퍼 모터에는 세 가지 주요 유형이 있다.^[1]

영구 자석 모터는 로터의 영구 자석(PM)을 사용하여 로터 PM과 스테이터 전자석 사이의 유인력 또는 반발력으로 작동한다.

펄스는 로터를 별도의 단계(CW 또는 CCW)로 이동시킨다. 마지막 단계에서 전원이 공급되는 경우 강한 멈춤쇠가 해당 축 위치에 남아 있다. 이 멈춤쇠는 예측 가능한 스프링 속도와 지정된 토크 한계를 가지고 있다. 한도를 초과하면 미끄러진다. 전류를 제거할 경우 더 적은 멈춤쇠가 남아 있으므로 스프링 또는 다른 토크 영향에 대해 축 위치를 고정하십시오. 그런 다음 제어 전자 장치와 안정적으로 동기화하는 동안 스텝을 다시 시작할 수 있다.

가변저항(VR) 모터는 플레인 철로터가 있으며 최소 간격에서 최소 난도가 발생하므로 로터 지점이 스테이터 자석극 쪽으로 끌어당긴다는 원리에 따라 작동한다. 하이브리드 동기식은 영구 자석과 가변 저항 유형의 조합인 반면, 작은 크기로 전력을 최대화한다.^[2]

VR 모터는 전원 켜기 멈춤쇠가 있지만 전원 끄기 멈춤쇠는 없다.

2상 스테퍼 모터

2상 스테퍼 모터의 전자기 코일에 대한 기본적인 권선 배열은 양극과 단극이다.

단극 모터

단극 스테퍼 모터 코일

단극 스테퍼 모터는 위상당 중앙 탭이 있는 하나의 권선을 가지고 있다. 권선의 각 섹션은 자기장의 각 방향에 대해 켜진다. 이 배열에서 자기극은 공통 와이어의 극성을 바꾸지 않고 역전될 수 있기 때문에, 정류 회로는 각 절반 권선에 대한 단일 스위칭 트랜지스터일 수 있다. 일반적으로 각 권선의 중심 탭은 위상당 3개의 리드와 일반적인 2상 모터에 대해 6개의 리드를 제공하는 공통으로 만들어진다. 흔히 이 2상 공유기가 내부적으로 결합되기 때문에 모터는 단 5개의 리드에 불과하다.

마이크로컨트롤러나 스테퍼 모터 컨트롤러를 사용하여 드라이브 트랜지스터를 올바른 순서로 작동시킬 수 있으며, 이러한 작동 용이성은 단극 모터를 취미 활동가들에게 인기 있게 만든다. 단극 모터가 정확한 각도 이동을 얻는 가장 저렴한 방법일 것이다. 실험자의 경우 PM 모터에서 단자 와이어를 함께 접촉하면 권선을 식별할 수 있다. 코일의 단자가 연결되면 샤프트가 회전하기 어려워진다. 중앙 탭(공통 와이어)과 코일 엔드 와이어를 구별하는 한 가지 방법은 저항을 측정하는 것이다. 공통 와이어와 코일 엔드 와이어 간의 저항은 항상 코일 엔드 와이어 간의 저항의 절반이다. 끝 사이는 코일의 길이가 두 배, 중심(공통선)에서 끝까지의 절반밖에 되지 않기 때문이다. 스테퍼 모터가 작동하는지 확인하는 빠른 방법은 두 쌍마다 단락을 하고 샤프트를 돌려보는 것이다. 정상보다 높은 저항이 느껴질 때마다 특정 권선에 대한 회로가 닫히고 위상이 작동 중임을 나타낸다.

이와 같은 스테퍼 모터에는 출력 토크를 증가시키기 위한 감속 기어 메커니즘이 수반되는 경우가 많다. 여기에 보이는 것은 평판 스캐너에 사용되었다.

ULN2003 드라이버와 함께 제공되는 28BYJ-48은 취미 생활자들 사이에서 가장 인기 있는 스테퍼 모터 중 하나이다.

양극 모터

레이저 어셈블리를 이동하기 위해 DVD 드라이브에 사용되는 양극 스테퍼 모터.

양극성 모터는 위상당 하나의 권선을 가진다. 자전대를 역전시키기 위해서는 권선의 전류가 역전되어야 하기 때문에 주행 회로는 일반적으로 H-브릿지 배열로 더 복잡해야 한다(그러나 이것을 단순한 불륜으로 만들기 위해 여러 개의 오프-쉘프 드라이버 칩을 사용할 수 있다. 한 단계당 두 개의 리드가 있는데, 흔한 리드는 없다.

두 코일 양극성 스테퍼 모터의 일반적인 주행 패턴은 A+ B+ A- B-일 것이다. 즉, 코일 A를 양전류로 구동한 다음 코일 A에서 전류를 제거한 다음, 양전류로 코일 B를 구동한 다음, 음전류(예: H 브리지로 와이어를 전환하여 플립 극성)로 코일 A를 구동한 다음, 음전류로 코일 B를 구동한다(폴라리 뒤집기).코일 A와 동일); 사이클이 완료되어 새로 시작한다.

특정 구동 토폴로지에서 H-브릿지를 사용한 정적 마찰 효과가 관찰되었다.^[3]

모터가 반응할 수 있는 것보다 더 높은 주파수에서 스테퍼 신호를 디더링하면 이러한 "정적 마찰" 효과가 감소한다.

평판 스캐너에 사용되는 기어 감소 메커니즘이 있는 양극성 스테퍼 모터.

권선은 활용도가 높기 때문에 같은 무게의 단극 모터보다 강력하다. 이는 권선이 차지하는 물리적 공간 때문이다. 단극 모터는 동일한 공간에 두 배의 와이어를 가지고 있지만 어느 시점에서나 절반만 사용되므로 50%의 효율(또는 사용 가능한 토크 출력의 약 70%)이 효율적이다. 양극성 스테퍼 모터는 운전하기가 더 복잡하지만, 드라이버 칩의 풍부함은 이것을 달성하는 것이 훨씬 덜 어렵다는 것을 의미한다.

8납 스테퍼는 단극 스테퍼와 같으나 리드선은 모터에 내부적으로 공통적으로 연결되지 않는다. 이러한 종류의 모터는 다음과 같은 여러 가지 구성으로 배선될 수 있다.

단극의
직렬 권선과 양극성. 이는 인덕턴스는 높지만 권선당 전류가 낮아진다.
평행 권선과 양극성. 이것은 더 높은 전류를 필요로 하지만 권선 인덕턴스가 감소함에 따라 더 나은 성능을 발휘할 수 있다.
위상당 하나의 권선으로 양극성. 이 방법은 사용 가능한 권선의 절반에서만 모터를 작동시켜 사용 가능한 저속 토크는 감소시키지만 전류를 덜 필요로 한다.

고상 카운트 스테퍼 모터

위상이 많은 다상 스테퍼 모터는 진동이 훨씬 낮은 경향이 있다.^[4] 그것들은 더 비싸지만, 더 높은 전력 밀도를 가지고 있고 적절한 드라이브 전자 장치가 종종 애플리케이션에^{[citation needed]} 더 적합하다.

운전자 회로

아두이노와 함께 사용할 수 있는 Adafruit Motor Shield 드라이브 회로가 있는 Stepper 모터

스테퍼 모터 성능은 운전자 회로에 따라 크게 달라진다. 토크 곡선은 스테이터 폴을 더 빨리 되돌릴 수 있는 경우 더 큰 속도로 확장될 수 있으며, 제한 계수는 권선 인덕턴스의 조합이다. 인덕턴스를 극복하고 권선을 빠르게 전환하려면 구동 전압을 높여야 한다. 이는 이러한 고전압이 다른 방법으로 유도할 수 있는 전류를 제한해야 할 필요성으로 이어진다.

인덕턴스의 효과와 종종 비교될 수 있는 추가 제한은 모터의 후방 EMF이다. 모터의 로터가 회전할 때 속도(계단 속도)에 비례하는 사인 전압이 발생한다. 이 AC 전압은 전류 변화를 유도하기 위해 사용 가능한 전압 파형에서 감산된다.

L/R 드라이버 회로

각 권선에 일정한 양의 전압 또는 음의 전압이 인가되어 스텝 위치를 설정하기 때문에 L/R 드라이버 회로를 정전압 드라이브라고도 한다. 단, 스테퍼 모터 샤프트에 토크를 가하는 것은 전압이 아니라 권선 전류다. 각 권선의 전류 I는 권선 인덕턴스 L 및 권선 저항 R에 의해 인가된 전압 V와 관련된다. 저항 R은 옴의 법칙 I=V/R에 따라 최대 전류를 결정한다. 인덕턴스 L은 인덕터 dI/dt = V/L 공식에 따라 권선 내 전류의 최대 변화율을 결정한다. 전압 펄스의 결과 전류는 인덕턴스의 함수로서 빠르게 증가하는 전류다. 이 값은 V/R 값에 도달하고 펄스의 나머지 시간 동안 유지된다. 따라서 일정한 전압 구동에 의해 제어될 때 스테퍼 모터의 최대 속도는 인덕턴스에 의해 제한된다. 왜냐하면 어떤 속도에서는 전압 U가 내가 따라갈 수 있는 전류보다 더 빠르게 변화하기 때문이다. 간단히 말해 전류 변화율은 L/R이다(예: 2Ω 저항을 가진 10mH 인덕턴스는 최대 토크의 약 2/3에 도달하는 데 5ms 또는 최대 토크의 99%에 도달하는 데 약 24ms가 소요됨). 고속에서 높은 토크를 얻으려면 저저항과 낮은 인덕턴스의 큰 구동 전압이 필요하다.

L/R 드라이브를 사용하면 각 권선과 직렬로 외부 저항을 추가하기만 하면 고전압 구동으로 저전압 저항 모터를 제어할 수 있다. 이것은 저항기의 전력을 낭비하고 열을 발생시킬 것이다. 따라서 간단하고 저렴하지만 성능이 낮은 옵션으로 간주된다.

현대의 전압 모드 드라이버는 사인 전압 파형을 모터 위상에 근사함으로써 이러한 제한사항의 일부를 극복한다. 전압 파형의 진폭은 스텝 레이트에 따라 증가하도록 설정된다. 적절히 조정되면 인덕턴스와 백-EMF의 영향을 보상하여 현재 모드 드라이버에 비해 성능이 양호하지만 현재 모드 드라이버에 대해서는 더 간단한 설계 노력(조정 절차)을 희생할 수 있다.

헬리콥터 구동 회로

헬리콥터 구동 회로는 일정한 전압을 인가하지 않고 각 권선에서 제어된 전류를 발생시키기 때문에 제어 전류 드라이브라고 불린다. 헬리콥터 구동 회로는 특정한 모터 토크 CW 또는 CCW를 제공하기 위해 독립적으로 구동되는 2방향 조울 모터에 가장 많이 사용된다. 각 권선에서는 사각파 전압(예: 8kHz)으로 권선에 "공급" 전압을 적용한다. 권선 인덕턴스는 사각파 듀티 사이클에 따라 레벨에 도달하는 전류를 부드럽게 한다. 대부분의 양극 전원 공급기(+ 및 - ) 전압은 권선 리턴에 비례하여 컨트롤러에 공급된다. 따라서 듀티 사이클 50%는 0 전류를 발생시킨다. 0%는 한 방향으로 최대 V/R 전류를 발생시킨다. 100%는 반대 방향으로 전류가 흐르게 된다. 이 전류 레벨은 권선과 직렬로 작은 감지 저항기의 전압을 측정하여 컨트롤러에 의해 모니터링된다. 이를 위해서는 구불구불한 전류를 감지하고 스위칭을 제어하는 추가 전자장치가 필요하지만 L/R 드라이브보다 빠른 속도로 스테퍼 모터를 구동할 수 있다. 그것은 또한 제어기가 고정된 것이 아니라 미리 결정된 전류 레벨을 출력할 수 있게 한다. 이러한 목적을 위한 통합 전자제품은 널리 이용 가능하다.

위상 전류 파형

4상 단극 스테퍼 모터의 코일 전류를 보여주는 다양한 구동 모드

스테퍼 모터는 다상 AC 동기식 모터(아래 이론 참조)로, 이상적으로는 사인파 전류에 의해 구동된다. 풀 스텝 파형은 사인파의 총 근사치로, 모터가 그렇게 많은 진동을 보이는 이유다. 정현상 구동 파형에 더 잘 근접하도록 다양한 구동 기법이 개발되었으며, 이는 절반의 스텝과 마이크로스텝이다.

웨이브 구동(1상 켜짐)

이 구동 방식에서는 한 번에 단상만 활성화된다. 풀스텝 구동과 스텝 수는 같지만 모터의 토크는 정격보다 현저히 낮다. 거의 사용되지 않는다. 위에 표시된 애니메이션 그림은 웨이브 구동 모터 입니다. 애니메이션에서, 로터는 25개의 톱니를 가지고 있고, 하나의 톱니 위치로 회전하는데 4단계가 걸린다. 따라서 25×4 = 100 스텝이 전체 회전당 있을 것이며 각 스텝은 360/100 = 3.6도일 것이다.

풀 스텝 구동(2단계 켜짐)

이것은 모터를 풀스텝으로 구동하는 일반적인 방법이다. 두 단계가 항상 켜져 있기 때문에 모터는 최대 정격 토크를 제공한다. 한 단계가 꺼지는 순간 다른 단계가 켜진다. 웨이브 구동 및 단상 풀 스텝은 스텝 수는 같지만 토크의 차이가 있는 1단계와 동일하다.

하프스텝

반스텝을 밟으면 드라이브가 2상 켜짐과 1상 켜짐 사이에서 번갈아 나타난다. 이렇게 하면 각도 분해능이 높아진다. 또한 모터는 풀 스텝 위치(단상만 켜져 있는 경우)에서 토크가 적다(약 70%). 이것은 보상하기 위해 활성 권선의 전류를 증가시킴으로써 완화될 수 있다. 하프 스텝의 장점은 드라이브 전자 장치가 이를 지원하기 위해 변경할 필요가 없다는 것이다. 위에 나온 애니메이션 그림에서 반스텝으로 바꾸면 톱니 1개씩 회전하는 데 8단계가 걸린다. 따라서 전체 회전당 25×8 = 200 스텝이 있고 각 스텝은 360/200 = 1.8°가 될 것이다. 그것의 단계당 각도는 전체 단계의 절반이다.

마이크로스텝핑

흔히 마이크로스테이핑이라고 하는 것은 구불구불한 전류가 사인-코사인 마이크로스테이핑이며 사인-코사인 마이크로스테이핑은 사인 AC 파형에 가깝다. 사인 코사인 전류를 얻는 일반적인 방법은 헬리콥터 구동 회로를 사용하는 것이다. 사인-코사인 마이크로스텝핑이 가장 일반적인 형태지만 다른 파형을 사용할 수 있다.^[5] 사용되는 파형에 관계없이 마이크로 스텝이 작아질수록 모터 작동은 더욱 원활해져 모터 자체뿐만 아니라 모터가 연결될 수 있는 모든 부분의 공명이 크게 감소한다. 분해능은 모터와 엔드 장치 사이의 기계적 결함, 백래시 및 기타 오류 발생원에 의해 제한된다. 위치 고정 분해능을 높이기 위해 기어 감속기를 사용할 수 있다.

스텝 크기 감소는 중요한 스텝 모터의 특징이며 포지셔닝에 사용하는 근본적인 이유다.

예: 많은 현대의 하이브리드 스텝 모터는 모터가 지정된 작동 범위 내에서 작동되는 한, 모든 풀 스텝(풀 스텝당 1.8도 또는 회전당 200개의 풀 스텝)의 이동량이 다른 풀 스텝마다 이동량의 3% 또는 5% 이내가 되도록 등급이 매겨진다. 여러 제조업체는 자사의 모터가 스텝 크기가 전체 스텝 다운에서 1/10 스텝으로 감소함에 따라 스텝 이동 크기의 3% 또는 5% 균등을 쉽게 유지할 수 있다는 것을 보여준다. 그런 다음 마이크로스텝 디비저 수가 증가하면 스텝 크기 반복성이 저하된다. 큰 단계 크기를 줄이면 모션이 전혀 발생하기 전에 많은 마이크로스텝 명령을 내릴 수 있으며, 그 다음 모션이 새로운 위치에 대한 "점프"가 될 수 있다.^[6] 일부 스테퍼 컨트롤러 IC는 그러한 누락 단계를 최소화하기 위해 증가된 전류를 사용하며, 특히 한 상에서의 피크 전류 펄스가 매우 짧을 경우 더욱 그러하다.

이론

스텝 모터는 공통분모가 없는 것을 주의하면서 극(로터 및 스테이터 둘 다에서)의 수가 증가한 동기식 AC 모터로 볼 수 있다. 또한 로터와 스테이터에 톱니가 많은 부드러운 자성 물질은 폴(릴런스 모터)의 수를 저렴하게 곱한다. 현대의 스테퍼는 영구 자석과 연철 코어를 모두 가진 하이브리드 디자인이다.

최대 정격 토크를 달성하기 위해 스테퍼 모터의 코일은 각 단계에서 최대 정격 전류에 도달해야 한다. 구동 로터에 의해 발생하는 권선 인덕턴스 및 카운터 EMF는 구동 전류의 변화에 저항하는 경향이 있으므로 모터 속도가 빨라질수록 최대 전류에서 소비되는 시간이 점점 줄어들어 모터 토크가 감소한다. 속도가 더욱 증가함에 따라 전류는 정격값에 도달하지 못하며, 결국 모터는 토크를 생산하지 못하게 된다.

풀인 토크

이는 스테퍼 모터가 가속도 상태 없이 작동할 때 발생하는 토크를 측정한 값이다. 저속에서는 스테퍼 모터가 적용된 스텝 주파수와 스스로를 동기화할 수 있으며, 이 풀인 토크는 마찰과 관성을 극복해야 한다. 마찰로 인해 원치 않는 진동이 줄어들기 때문에 모터에 가해지는 부하가 관성보다 마찰적인지 확인하는 것이 중요하다.

풀인 곡선은 시작/정지 영역이라고 불리는 영역을 정의한다. 이 영역에서는 동기화 손실 없이 부하를 가하면 모터를 즉시 시동/정지할 수 있다.

당김 토크

스테퍼 모터 풀 아웃 토크는 모터를 원하는 속도로 가속한 다음 모터가 정지하거나 발을 헛디딜 때까지 토크 부하를 증가시켜 측정한다. 이 측정은 광범위한 속도 범위에서 수행되며 그 결과는 스테퍼 모터의 동적 성능 곡선을 생성하는 데 사용된다. 이 곡선은 아래에 명시된 바와 같이 구동 전압, 구동 전류 및 전류 스위칭 기법의 영향을 받는다. 설계자는 적용에 필요한 정격 토크와 추정 최대 부하 토크 사이의 안전 계수를 포함할 수 있다.

디텐트 토크

영구 자석을 사용하는 동기식 전기 모터는 전기적으로 구동하지 않을 때 공진 위치 고정 토크(디텐트 토크 또는 톱니바퀴라고 불리며, 때때로 사양에 포함됨)를 갖는다. 부드러운 철 저항 코어는 이러한 동작을 나타내지 않는다.

울림과 공명

모터가 한 걸음만 움직이면 그것은 최종 휴식점을 지나쳐 정지할 때 이 지점 주위를 진동한다. 이러한 바람직하지 않은 울림은 모터 로터 진동으로 경험되며 비적재 모터에서 더 뚜렷하게 나타난다. 비적재 또는 부하가 적은 모터는 경험된 진동이 동기화 상실을 야기할 정도로 충분할 경우 정지할 수 있으며 종종 정지할 수 있다.

스테퍼 모터는 작동 빈도가 자연스럽다. 흥분 주파수가 이 공명과 일치하면 벨소리가 더 뚜렷해지고 스텝이 누락될 수 있으며 정지할 가능성이 더 높다. 모터 공명 주파수는 다음 공식으로 계산할 수 있다.

f={\frac {100}{2\pi }{\\sqrt {\frac {2pM_{h}}{J_{r}}}}}}

$M h$: 고정 토크 N·m
$p$: 극 쌍의 수
$J r$: 로터 관성 kg·m²

바람직하지 않은 링잉의 크기는 로터 속도에서 발생하는 후방 전자파 에 의존한다. 결과 전류는 댐핑을 촉진하므로 구동 회로 특성이 중요하다. 로터 링잉은 댐핑 계수의 측면에서 설명할 수 있다.

등급 및 사양

스테퍼 모터의 명판은 일반적으로 권선 전류와 때로는 전압 및 권선 저항을 제공한다. 정격 전압은 DC에서 정격 권선 전류를 발생시키지만, 이는 대부분 의미 없는 정격으로, 모든 현대적 드라이버가 전류 제한이고 구동 전압이 모터 정격 전압을 크게 초과하기 때문이다.

제조업체의 데이터시트는 종종 인덕턴스를 표시한다. 백-EMF는 동등하게 관련되지만 거의 나열되지 않는다(오실로스코프로 측정하는 것은 간단하다). 이러한 수치는 표준 공급 전압에서 벗어나거나, 타사 드라이버 전자장치를 채택하거나, 크기, 전압 및 토크 사양이 유사한 모터 모델을 선택할 때 통찰력을 얻을 때 보다 심층적인 전자 장치 설계에 유용할 수 있다.

스테퍼의 저속 토크는 전류에 따라 직접 변화한다. 토크가 고속에서 얼마나 빨리 떨어지는가는 토크가 연결된 권선 인덕턴스와 구동 회로, 특히 구동 전압에 따라 달라진다.

스테퍼의 크기는 제조자가 특정 구동 전압에서 지정하거나 자체 구동 회로를 사용하여 명시한 공시한 토크 곡선에 따라 사이징해야 한다. 토크 곡선의 딥은 공진 가능성을 시사하며, 공진도가 애플리케이션에 미치는 영향을 설계자가 이해해야 한다.

가혹한 환경에 적응한 스텝 모터를 흔히 IP65 정격이라고 한다.^[7]

NEMA 스테퍼 모터

미국 NEMA(National Electrical Manufacturers Association)는 스테퍼 모터의 다양한 치수, 표시 및 기타 측면을 NEMA 표준(NEMA ICS 16-2001)으로 표준화한다.^[8] NEMA 스테퍼 모터는 면판 크기로 표시되며 NEMA 17은 1.7 X 1.7인치(43 mm × 43 mm) 면판과 치수가 인치로 표시되어 있다. 표준은 또한 미터법 단위로 주어진 면판 치수를 가진 모터를 열거한다. 이러한 모터는 일반적으로 NEMA DD와 함께 언급되며, 여기서 DD는 인치 단위의 페이스플레이트 직경(예: NEMA 17의 직경은 1.7인치)이다. 스테퍼 모터를 설명하는 추가 지정자가 있으며, 그러한 세부 사항은 ICS 16-2001 표준에서 확인할 수 있다.

적용들

컴퓨터 제어 스테퍼 모터는 모션 제어 위치 확인 시스템의 일종이다. 그것들은 일반적으로 홀딩 또는 위치설정 응용프로그램에 사용하기 위해 열린 루프 시스템의 일부로 디지털 방식으로 제어된다.

레이저와 광학 분야에서는 선형 액추에이터, 선형 단계, 회전 단계, 각도계, 미러 마운트 등과 같은 정밀 위치 측정 장비에 자주 사용된다. 다른 용도는 포장 기계와 유체 제어 시스템을 위한 밸브 파일럿 단계의 위치 지정에 있다.

상업적으로 스테퍼 모터는 플로피 디스크 드라이브, 평판 스캐너, 컴퓨터 프린터, 플로터, 슬롯 머신, 이미지 스캐너, 컴팩트 디스크 드라이브, 지능형 조명, 카메라 렌즈, CNC 기계, 3D 프린터 등에 사용된다.