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NEMA에 대한 안내서 17 Stepper Motors : 작동 방식, 장점 및 단점, 사용 방법 및 응용 시나리오
2024-01-19 14061

오늘날의 고도로 자동화 된 기술 분야에서 정확한 제어 기능과 강력한 적응성을 갖춘 NEMA 17 Stepper Motor는 정밀 제어 시스템의 필수 구성 요소가되었습니다.이 기사는 Advanced Applications에서 NEMA 17 Stepper Motor의 구성, 특성 및 제어 전략을 탐구하는 것을 목표로합니다.고유 한 단계 각도 특성과 효율적인 에너지 변환 기능에서 다양한 응용 시나리오에서 성능에 이르기 까지이 모터의 기술적 세부 사항 및 응용 프로그램 장점을 자세히 분석합니다.특히 3D 프린터, CNC 기계 및 로봇 기술과 같은 영역에서 NEMA 17 Stepper Motor는 높은 위치 정확도와 강한 보유 토크로 대체 할 수없는 중요성을 보여줍니다.또한 모터의 성능과 효율성을 총체적으로 결정하는 코일 레이아웃, 전류 제어 및 드라이버 구성을 탐색합니다.

NEMA 17은 무엇입니까?
NEMA 17 배선 구성
NEMA의 특성 및 사양 17
NEMA의 장점과 단점 17
NEMA 17 스테퍼 모터 사용 및 제어 전략
NEMA 17 스테퍼 모터 애플리케이션
결론
자주하는 질문

NEMA 17은 무엇입니까?

스테퍼 모터

NEMA 17 Stepper Motors는 정밀 제어 시스템의 초석이며 상세한 각도 관리를 제공하는 데 탁월합니다.주목할만한 기능은 1.8 ° 스텝 각도로, 각 단계마다 모터 샤프트가 정확하게 회전하는 데 도움이됩니다.완전한 360 ° 회전에는 200 단계가 필요합니다.이 복잡한 스테핑은 포지셔닝 정확도를 향상시키는 데 도움이되는 것으로 입증되어 정확도가 중요한 3D 프린터, CNC 머신 및 로봇에 대한 모터를 탁월한 선택으로 만듭니다.

NEMA 17 모터는 표준 12V에서 작동하며 단계 당 최대 1.2A를 전문적으로 관리 할 수 있습니다.이 기능은 최대의 보유 토크를 보장하는 데 중요한 역할을합니다.최대 3.2kg-cm의 피크 토크를 사용하면 모터는 자동화 장비에서 발견되는 큰 하중을 처리하는 데 이상적입니다.

NEMA 17 배선 구성

Nema 17의 작동 방식

배선 구성은 주목할 가치가있는 측면입니다. NEMA 17 모터에는 리드 엔드가 노출 된 6 개의 색상 코드 와이어가 포함되어 있습니다.이러한 와이어의 기능은 단극 또는 양극성 스테퍼 모터 드라이버에 있는지 여부에 따라 다릅니다.

모터의 권선은 두 그룹으로 나뉩니다. 첫 번째에는 검은 색, 노란색 및 녹색 도체가 들어 있고 두 번째에는 빨간색, 흰색 및 파란색 도체가 들어 있습니다.이 특별한 배열은 전류 및 토크의 효율적인 관리에 중요합니다.이러한 권선 내에서, 전류 흐름의 방향과 강도는 생성 된 자기장과 토크와 속도에 복잡하게 영향을 미칩니다.이러한 권선을 신중하게 관리하는 것은 다양한 하중 조건 하에서 모터의 안정적이고 효율적인 작동을 보장하는 데 중요합니다.

또한 적절한 배선 구성은 단순한 성능 고려 사항을 넘어선 것입니다.모터의 수명에 큰 영향을 미칩니다.부적절한 배선은 모터 과열 또는 토크 감소와 같은 문제를 일으킬 수 있지만 올바른 설정은 효율성과 출력을 극대화 할 수 있습니다.따라서 스테퍼 모터 제어 시스템의 설계 및 구현에서 이러한 복잡한 문제에주의를 기울여야합니다.

핀 번호	핀 이름	와이어 색상
1	코일 1	검은색
2	코일 2	노란색
삼	코일 3	녹색
4	코일 4	빨간색
5	코일 5	하얀색
6	코일 6	파란색

NEMA의 특성 및 사양 17

형질

전류를 토크로 효율적으로 변환합니다.
높은 내구성과 정확도.
MakerBot, MBOT 등과 같은 다양한 장치에 적합합니다.
쉽게 통합 할 수 있도록 적당히 크기.

명세서

1.8 도의 단계 각도.
350 그램의 무게.
와인딩 당 1.2A의 정격 전류.
출력 샤프트 직경 5mm.
42.3mm × 48mm의 제어 치수 (샤프트 제외).
4 와이어, 8 인치 리드.
3.2kg-cm의 토크를 유지합니다.
4V의 정격 전압, 12V DC의 작동 전압.
권선 당 2.8mh의 인덕턴스.
리드 길이 30cm.
-10 ~ 40 ° C의 작동 온도 범위.
22.2 온스 인의 토크를 유지합니다.

NEMA의 장점과 단점 17

스테퍼 모터의 구조

스테퍼 모터의 장점

로터의 회전 각도는 적용된 펄스 수에 의해 결정됩니다.스테퍼 모터는 고르지 않게 회전하지만 단계에는 특정 값이 있습니다.따라서 축을 원하는 위치로 돌리기 위해 알려진 수의 펄스를 적용합니다.

위치는 입력 펄스에 의존하여 피드백이없는 위치를 가능하게합니다.한 단계, 하나의 충동.제공된 펄스 수를 사용하면 엔진 이이 위치에 들어갑니다.

엔진은 정지 모드에서 전체 토크를 제공합니다.전원 모터는 샤프트의 위치를 유지하기 위해 브레이크가 필요하지 않기 때문에 운전자의 도움으로 브레이크 할 수 있기 때문에 좋습니다.

정확한 위치 및 반복성.좋은 스테퍼 모터의 정확도는 피치 값의 3% ~ 5%입니다.이 오류는 엔진 혁명 당 단계 수가 일정하므로 항상 360도 회전을 초래하기 때문에 한 단계에서 다음 단계로 축적되지 않습니다.

높은 신뢰성.모터의 높은 신뢰성은 브러시가 없기 때문입니다.서비스 수명은 베어링의 서비스 수명에 의해 결정됩니다.

낮은 RPM을 얻을 가능성.모터 속도가 낮아지면 펄스 속도를 늦추는 것으로 충분합니다. 모터가 느려지고 속도가 작습니다.

저속에서 높은 토크.저속의 높은 토크는 기어 박스가 필요하지 않아 장비 설계를 단순화합니다.

상당한 속도 범위를 덮을 수 있습니다.모터의 속도는 입력 펄스의 주파수에 직접 비례하며, 더 빠르거나 느리게함으로써 회전 속도에도 영향을 미칩니다.

스테퍼 모터의 단점

스테퍼 모터는 공명 현상을 특징으로합니다.스테퍼 모터는 고유 공진 주파수를 가지고 있습니다.이는 전류를 권선에 공급 한 후 최종 위치에 잠그고 로터의 관성이 클수록 진동이 강해지기 전에 로터가 한동안 진동하기 때문입니다.공명으로 인해 노이즈, 진동 및 엔진 토크가 감소 할 수 있습니다.공명을 물리 치는 한 가지 방법은 피치 부문을 늘리는 것입니다.마이크로 스테핑의 작은 움직임은 장기간의 가속 및 로터 고정이 필요하지 않으며, 계단 사이에서 빠르게 정지하고 공진 주파수보다 보행 주파수를 증가시킵니다.

작업의 피드백이 없으므로 위치 제어가 손실 될 수 있습니다.샤프트의 힘이 모터가 생성 할 수있는 것보다 초과하면 단계를 건너 뛰기 시작합니다.모터의 피드백이 없기 때문에 컨트롤러는 모터가 다시 회전을 시작하더라도 잘못된 작동 위치에서 시작한다는 것을 알 수있는 방법이 없습니다.이 단점을 보완하기 위해 전압을 늘리거나 드라이브를 더 높은 전류로 조정하거나 모터를 더 강력한 것으로 교체하여 서보 스테퍼 모터를 사용하거나 샤프트의 토크를 늘릴 수 있습니다.

에너지는 부하에 관계없이 소비됩니다.중성 위치의 스테퍼 모터는 최대 토크에서 잠금됩니다.그는 또한 많은 추진력을 가지고 걷는다.따라서 샤프트의 하중에 크게 의존하지 않고 계속 전력을 소비합니다.드라이버를 사용하여 홀드 모드에서 제공된 전류를 줄임으로써 모터의 전체 에너지 소비를 줄일 수 있습니다 .V

고속으로 일하기가 어렵습니다.고속으로 스테퍼 모터는 많은 토크를 잃고 특정 속도에 도달하면 토크가 너무 낮아서 샤프트가 계속 회전 할 수 없습니다.이 시점에서 엔진은 공급 된 펄스 주파수에서 멈추고 윙윙합니다.이 단점은 공급 전압을 늘려서 제거 할 수 있으며, 이는 고급 드라이브를 사용하여 RPM에서 토크를 증가 시키거나 고속으로 고속으로 전체 스텝 엔진 제어로 전환하거나 스테퍼를 서보 드라이브로 교체하는 것입니다.고속으로 설계되었습니다.

스테퍼 모터는 중량 그램 당 전력 밀도 측면에서 가장 에너지 포화 전기 구동이 아닙니다.

NEMA 17 스테퍼 모터 사용 및 제어 전략

NEMA 17 전자 품목을 활용합니다

NEMA 17 스테퍼 모터를 사용하는 방법을 이해하려면 코일 레이아웃과 작동 원리를 탐구해야합니다.이것은 정확한 제어 및 최적화 된 성능에 중요합니다.전기 모터의 메커니즘은 내부 코일 내의 전자기 상호 작용에 의존합니다.여기서, 모터 회전의 각도와 속도를 제어하는 속임수는이 코일의 전류의 방향과 강도를 조작하는 것입니다.

고전류 추첨은 요구 응용 분야에서 NEMA 17의 특징입니다.이 문제를 해결하려면 A4988과 같은 특수 스테퍼 모터 드라이버를 사용하는 것이 좋습니다.A4988 드라이버는 미세 조정 전류 제어에 탁월합니다.이 정밀도는 모터 내에서 열 축적을 완화하는 데 중요한 역할을하여 단계 정확도를 향상시킵니다.독창적으로, 드라이브는 최대 5 개의 단계 분해능 - 전체 단계, 하프 단계, 쿼터 단계, 8 번째 단계 및 16 단계를 수용합니다.이 다양성은 다양한 단계 정확도를 요구하는 다양한 응용 프로그램에 필수적입니다.

NEMA 17의 배선 측면은 흥미 롭습니다.6 개의 와이어는 2 개의 분할 와인딩에 연결되어 있으며, 이는 단극 및 양극성 모드 모두에서 작동 할 수있는 설계입니다.단극 모드에서는 중앙 권선의 탭이 양의 공급에 연결됩니다.권선 끝은 구동 회로를 통해 대체로 접지에 연결됩니다.이 설정은 전류 작동이 낮은 작동을 용이하게하며 높은 토크가 우선 순위가 아닌 응용 분야에 이상적입니다.대조적으로, 바이폴라 모드에는 두 권선이 모두 드라이버에 직접 연결되어 있습니다.이를 통해 전류가 양방향으로 흐르면 토크와 제어가 향상됩니다.

실제 시나리오에서 모터 드라이버의 마이크로 스팅 설정은 스테퍼 모터의 성능을 변경할 수 있습니다.Microstepping은 모터가 표준 단계 크기보다 작은 증분 운동을 수행 할 수있는 복잡한 제어 전략입니다.이로 인해 더 부드러운 움직임과 해상도가 높아집니다.예를 들어, 1/16 microstping을 사용하면 각 표준 1.8 ° 단계가 16 단계로 더 나뉘어 위치 정확도가 크게 향상됨을 의미합니다.

NEMA 17 스테퍼 모터의 효율적인 사용은 구동 전류 및 단계 분해능의 정확한 제어에 달려 있습니다.또한 코일 권선의 철저한 이해와 올바른 구성이 중요합니다.이 접근법은 모터의 작동 효율과 성능을 향상시킬뿐만 아니라 특히 높은 부하와 장기 작동이 관여하는 경우 서비스 수명을 연장하는 데 도움이됩니다.

NEMA 17 스테퍼 모터 애플리케이션

밝은 녹색 필라멘트가있는 3D 프린터

단계 모터는 정확한 제어 및 기타 중요한 상업용 응용 프로그램이 필요한 시스템에 적용됩니다.또한 피드백 제어 시스템의 복잡성을 극복하려는 의도가있는 응용 분야에서 일반적입니다.다음은 전기 모터가 도움이되는 일부 응용 프로그램 예입니다.

CNC 기계
3D 프린터 모터에서 프린터 모터
선형 액추에이터에 유용합니다
정확한 제어 기계
하드 드라이브
3D 프린터/CNC 또는 프로토 타이핑 머신 (예 : reprap)
레이저 커터

결론

이것은 우리가 방금 설명 했듯이이 기사의 모든 것입니다.스테퍼 모터의 구성은 복잡해 보일 수 있지만, 작동 원리는 간단하며 모터의 고유 한 특성과 제어 방법을 깊이 이해하고 적절하게 활용하면 엔지니어와 사용자가 잠재력을 최대한 활용할 수 있습니다.

자주하는 질문

NEMA 17을 사용하는 이유는 무엇입니까?

NEMA 17 Stepper Motors는 높은 토크와 신뢰성으로 유명합니다. 1.8 도의 스텝 각도와 프레임 크기는 42mm x 42mm이므로 정확한 모션 제어를위한 작고 강력한 옵션으로 3D 프린터 및 CNC에서 널리 사용됩니다.기계.

NEMA 17에서 17은 무엇을 의미합니까?

NEMA 17 스테퍼 모터는 1.7 x 1.7 인치 페이스 플레이트의 1.8도 스텝 각도 (200 단계/혁명)를 가진 모터입니다.NEMA 17 스테퍼는 일반적으로 NEMA 14와 같은 작은 변형보다 더 많은 토크를 가지고 있으며 12-24V의 권장 구동 전압이 있습니다.이 스테퍼는 또한 ROHS를 준수합니다.