스텝 모터의 종류

스텝 모터에는 다양한 종류가 있지만, 여기서는 회전 방식의 타입에 대해서 주로 언급하기로 한다. 널리 사용되는 타입으로는 VR, PM, HB 타입이 있다.

1) 가변 릴럭턴스형(Variable Reluctance Type)

전자 재료로 만들어진 기어 형상의 로터를 가지고 있으며, 스테이터 코일에서 발생된 전자력을 흡인, 반발하여, 스테이터에서의 자극의 회전에 따라 회전한다. 그림 4.8은 동작원리를 설명하기 위해 스테이터와 로터가 각각 4개의 이로 구성된 VR형 스텝모터를 나타낸 것이다.

 

본 예에서는 스테이터의 핏치각은  이므로, 스텝각은 = -= 90°- 60° = 30°이다. (단, ).

 

          (a) ON, 초기 0°의 위치                                                (b) ON, 30°만큼 CW방향으로 이동

∼ : 스테이터 코어의 이 ∼ : 로터 코어의 이

                                (c) ON, 30°만큼 CW방향으로 이동하여 최종 60°의 위치로 이동함.

 

그림 4.8 VR형 스텝 모터의 동작 원리

2) 영구자석형(Permanent Magnetic Type)

영구 자석으로 만들어진 로터를 이용하여, 스테이터 코일에서 발생한 전자력에 대해 흡인, 반발시키는 타입이다. 로터는 스테이터의 자극의 회전에 따라 회전하게 된다. 그래서, 무자력의 때에도, 보지토크(Detent Torque)가 발생된다. VR형과 동작 원리는 같으면서도 가격이 저렴하여 일반적인 기기에 많이 이용되고 있다. 그림 4.9에 2상 PM 스텝 모터가 시계방향 회전하는 경우의 각 스텝의 순서를 보였다. 

 

                                

                                   

그림 4.9 2상 PM 스텝 모터의 시계방향 회전의 스텝 순서

3) 복합형(Hybrid Type)

VR형과 PM형을 합친 형으로 로터에 전자 재료를 이용하여 만든 기어 형상을 이용하고, 스러스트 방향(thrusting direction)에 자극을 가진 자석으로 구성된 것으로, 스테이터 권선에서 합성된 전자력에 대해 흡인, 반발하고, 스테이터의 자극 회전에 의해 로터가 회전한다. 따라서, 무자력의 때에서도 보지토크(Detent Torque)가 발생한다. 그림 4.10은 4상과 5상 HB형 스텝 모터의 단면구조와 내부 결선을 나타내고 있다.

 

                               단면구조 내부 결선도

                                                                                             (a) 4상

 

                             단면구조 내부 결선도

                                                                                (b) 5상

그림 4.10 HB형 스텝 모터의 단면 구조와 내부 결선

 

이 그림에서 HB형 고정자의 이는 다시 몇 개의 작은 이로 구성되는데, 이는 작은 스텝각을 내기 위한 것이다. 따라서, 하이브리드형은 작은 스텝각으로 회전할 수 있기 때문에, 고정도 고토크의 특성을 필요로 하는 정밀 FA기기에 널리 이용된다.

일반적으로 5상 스테핑 모터가 정밀 기기용으로 많이 이용되는데, 4상과 5상 모터의 스텝각을 비교해 보면 회전자의 잇수가 50개일 때 4상은 1.8도이고, 5상은 0.72도이다.