모터와 드라이버 성능을 극대화한
CVK 시리즈
스텝핑 모터는 토크·발열·진동·피드백·고정도 등 다양한 사용자 요구에 대응하기 위해 지속적으로 진보했다. 그리고 이러한 스텝핑 모터는 2相 스텝핑 모터와 5相 스텝핑 모터로 구분되어 산업현장에서 사용되고 있다. 이러한 스텝핑 모터는 구동방법은 단순하지만 모터와 드라이버의 설계를 어떻게 하느냐에 따라 진동, 발열, 토크의 성능이 다르게 나타나게 된다. 이 글에서는 오리엔탈모터의 독자적인 기술로 만들어진 CVK 시리즈를 소개한다.
인아오리엔탈모터 기술연구소
스텝핑 모터는 센서의 피드백 신호 없이 OPEN LOOP 제어방식을 취하고 있다. 이러한 제어방식의 장점을 이용하여 감시카메라나 소형장치, CT 촬영기, 의료 기기, 매표기 등 다양한 용도로 사용되고 있다.
특히 하이브리드형 타입은 고정도 위치 결정이 가능하기 때문에 현재 만들어 지고 있는 스텝핑 모터는 대부분 하이브리드형 스텝핑 모터이다.
오리엔탈모터는 1970년대부터 하이브리드형 스텝핑 모터의 개발을 시작하여 다양한 요구에 대응하면서 발전해왔다. 제어용으로 많이 사용되는 서보 모터와 비교하여 센서가 불필요하기 때문에 견고하고, 가격이 합리적이며, GAIN 조정도 불필요하다.
CVK 스텝핑 모터의 특징
1. 적용 모터
오리엔탈모터에서 고 토크 설계과정을 통해 스텝핑 모터를 만들었다. 이 제품은 고효율화 설계로 인해 동일 사이즈 대비 기존 제품보다 토크가 큰 폭으로 증가한 모터이다. 또한, 20mm각부터 60mm각까지의 모터와 엔코더 부착, 고분해능 타입 등 다양한 바리에이션을 갖춘 모터이다.
2. 토크 향상을 위한 모터의 설계 변경
1) 구리량의 점적율 변경
점적율이란 실제 재료가 차지하는 비율을 의미하는데 점적율이 높으면 모터의 효율이 좋아지게 된다. 스텝핑 모터는 점적율을 40%에서 60%까지 향상시켰다.
2) 자석의 재료 변경
스텝핑 모터의 토크를 좌우하는 것은 ROTOR의 자력 크기이다. 기존에 재료를 변경하고 자력이 더 큰 재질의 자료를 사용하여 토크를 향상시켰다.
특히 저속 영역에서는 그 상승폭이 더욱 높은데 250r/min 부근의 토크는 기존 제품보다 50%나 향상됐다.
3. 고분해능 타입
특히 스텝핑 모터는 위치 제어용으로 사용되는 모터이기 때문에 정지 정도가 무엇보다도 중요하다.
PKP MOTOR에는 고분해능 타입의 모터가 있다. 고분해능 타입은 Rotor의 톱니 수를 표준 타입 50개의 2배인 100개로 하여 만들어졌다.
기본 Step각은 표준 타입의 절반인 0.9°(2상 모터의 경우)가 된다. 이러한 고분해능 타입을 사용하면 표준타입에 비해 고정도 위지결정 운전을 할 수 있다.
4. 드라이버의 FULL-디지털 제어
1) 진동 성분 감소
스텝핑 모터는 STEP 형태로 운전이 진행되기 때문에 운전 정지 시에 OVERSHORT와 UNDERSHORT가 발생한다. 특히 저속운전 시에는 이러한 특성이 두드러져서 결과적으로 진동과 소음이 발생하게 된다.
이러한 이유로 스텝핑 모터의 드라이버에 마이크로스텝 기능을 추가하여 스텝핑 모터의 진동과 소음을 감소시켰다. 하지만 지금까지 마이크로스텝 기능이 있는 드라이버의 경우 풀타임으로 마이크로 스텝 기능을 사용하지 않았다. 이 때문에 고속구간 중간중간에서 발생하는 진동까지 커버할 수 없었다.
하지만 CVK의 드라이버는 풀타임 디지털 제어를 실시하기 때문에 회전하는 전 구간에서 발생하는 진동을 감쇠시킨다.
2) 마이크로스텝 기능 향상
진동감쇠를 위해 마이크로스텝 기능을 사용할 경우 진동 성분은 감쇠되지만 일반적으로 모터의 정도는 나빠지게 된다.
하지만 CVK 시리즈의 드라이버는 풀타임 디지털 제어를 실시해서 마이크로스텝 기능을 사용하더라도 정도가 나빠지지 않는다.
CVK를 추천하는 유저
1. 고정도 위치결정을 하고자 하는 유저
위치결정 운전을 위해 사용되는 대표적인 모터는 스텝핑 모터와 서보 모터이다. 하지만 일반적인 사용자들은 서보 모터의 정도가 더 높다고 생각하고 있다. 하지만 실제 정도를 체크해 보면 그렇지 않다. 그림 12는 국내 서보메이커의 정도를 실측한 데이터이다.
엔코더의 분해능이 높다고 하더라도 실제 헌팅현상으로 정지 정도가 나쁜 것을 알 수 있다. 이에 반해 스텝핑 모터는 정지 시 헌팅이 없으며, 정지 정도 또한 3MIN 이내의 고정도를 실현한다.
2. 장비의 소형화를 원하는 사용자
CVK에 적용된 드라이버는 업계 최소 사이즈를 제공한다. 또한, 그에 반해 성능은 현 시점에서 최신 기술이 모두 집적된 제품이다.
장비를 소형화하기 위해 작은 드라이버를 찾는 사용자 혹은 자체적으로 드라이버를 개발하고자 하는 사용자에게 CVK 시리즈를 추천한다.
맺음말
과거에도 그러했듯이 오리엔탈모터는 사용자의 요구에 부합하는 모터를 만들기 위해 끊임없이 연구하고 고민했다. 그리고 현 시점에서 최고의 제품이라 자부하는 스텝핑 모터를 만들어 출시했다. 오리엔탈모터는 현재에 안주하지 않고 끊임없는 연구활동을 통해 보다 나은 제품을 만들어 출시할 예정이다.
문의 : 080-777-2042(代)
