ステッパモータは、精度と再現性のレベルが必要とされるエレクトロニクス設計に実装するための単純なモータの1つです。残念なことに、ステッピングモータの構成は、モータにかなり低速の制限をかけ、電子回路がモータを駆動できる速度よりもはるかに低い。ステッピングモータの高速動作が要求される場合、多くの要因が作用し始めると、実装の難しさが増す。
高速ステッパーモーター要因
ステッパモータが高速で駆動される場合、いくつかの要因が重要な設計および実装上の課題となります。多くのコンポーネントと同様に、実際のステッピングモータの動作は理想的ではなく、理論からは遥かに似ています。ステッパモーターの最高速度は、メーカー、モデル、およびモーターのインダクタンスによって1000〜3000 RPMの速度で変化します（高速度の場合は、サーボモーターのほうが良い選択です）。ステッピングモータの高速駆動に影響を与える主な要因は次のとおりです。
慣性
移動するオブジェクトには、オブジェクトの加速度の変化に抵抗する慣性があります。低速のアプリケーションでは、ステップを逃すことなく、希望のスピードでステッピングモータを駆動することができます。しかし、ステップモータを高速で高速に駆動しようとすると、ステップをスキップして位置を失うのに最適です。慣性効果の少ない非常に軽い負荷を除いて、ステッピングモーターは低速から高速までランプアップして位置と精度を維持する必要があります。高度なステッパモータ制御には、加速限界と慣性を補償するための戦略が含まれています。
トルク曲線
ステッピングモータのトルクは、すべての動作速度で同じではなく、ステッピング速度が増加するにつれて低下します。この理由は、ステッピングモータの動作原理に基づいています。ステッピングモータのための駆動信号は、ステップをとる力を生成するために、モータのコイルに磁界を生成する。磁界が完全な強さになるまでの時間は、コイルのインダクタンス、駆動電圧、および電流制限に依存します。駆動速度が増加するにつれて、コイルが最大限の強度で留まる時間が短くなり、モータが発生させるトルクが低下する。
駆動信号
ステッピングモータの力を最大限にするには、駆動信号電流が最大駆動電流に達する必要があります。高速アプリケーションでは、できるだけ早く実行する必要があります。より高い電圧信号でステッピングモータを駆動すると、高速でトルクを向上させることができます。これは、定電流ステッパドライバソリューションで自動的に適用されます。
デッドゾーン
モータの理想的なコンセプトは、速度が増加するにつれてトルクの低下が悪化しても、任意の速度で駆動されることを可能にする。残念なことに、ステッピングモータは、モータが所与の速度で負荷を駆動することができない不感帯を有することが多い。これはシステム内の共振によるものであり、製品と設計によって異なります。
共振
ステッパーモーターは機械システムを駆動し、すべての機械システムは共振に悩まされます。共振周波数は、駆動周波数がシステムの固有周波数に一致し、システムに加えられるエネルギーが、振動よりもむしろトルクの損失を増加させる傾向がある。過度の振動に問題があるアプリケーションでは、共振ステッパモーター速度を見つけてスキップすることが特に重要です。振動を許容できるアプリケーションであっても、システムの寿命を大幅に短縮する可能性があるため、可能な限り共振を避ける必要があります。
刻み幅
ステッパーモーターは、モーターによって完全なステップよりも小さなステップを可能にするマイクロステップを含む、いくつかの駆動方法があります。これらの微小ステップの精度は低くなりますが、低速ではステッピングモータの動作は静かになります。ステッピングモータは非常に速く駆動することができ、モータはマイクロステップまたはフルステップで差異がないと見なします。フルスピード運転では、ステッピングモーターをフルステップで駆動することがしばしば必要です。しかし、ステッパモーターの加速カーブによるマイクロステップを使用すると、システム内の騒音と振動が大幅に減少する可能性があります。
