인아오리엔탈 스테핑 모터
유저 니즈 부응한 지속적 진화 거듭
STEPPING MOTOR는 1920년에 개발되어 현재까지 자동화 산업 장비에 꾸준히 사용됐다. 그리고 시대가 바뀌면서 STEPPING에 대한 고객의 니즈도 높아졌고 이에 대해 STEPPING MOTOR도 고객의 니즈 맞게 발전해 왔다. 이 글에서는 현재 STEPPING MOTOR가 어느 단계까지 발전됐으며, 어떠한 형태로 유저의 요구사항에 대응해 왔는지를 소개한다.
2相 STEPPING MOTOR
2相 STEPPING MOTOR는 STEPPING MOTOR의 기본이라 할 수 있는 제품으로 ROTOR에 100의 소치와 8개의 STATOR로 구성되어 있다. 가격이 저렴하고 손쉽게 누구나 위치제어를 할 수 있는 제품이기 때문에 광범위하게 사용된다.
2相 STEPPING MOTOR의 기본 분해능은 1.8도 제어용 모터 중에서는 다소 큰 분해능을 가지고 있다. 위치에 대한 각도 전달오차는 ±0.083도(5분)로 일반적인 위치제어용의 오차범위를 가지고 있다. 그래서 2相 STEPPING MOTOR는 고정도 위치제어 장치보다는 ROUGH한 위치결정 용도에 사용된다. 특히 2相 STEPPING MOTOR는 저속에서 진동이 커지는 현상이 있다. 이 때문에 진동 저감 대책이 필요하다.
2相 STEPPING MOTOR + MICROSTEP 기능
STEPPING MOTOR의 진동특성을 가장 효과적으로 줄이는 방법으로는 MICROSTEP 기능을 사용하는 것이다. MICROSTEP 기능이란 하드웨어적으로 만들어진 STEPPING MOTOR의 분해능(2相은 1.8도)을 전기적으로 기본 분해능보다 작은 분해능을 만드는 기술이다. 
STEPPING MOTOR에서 진동이 발생되는 이유로는 STEPPING이 운전 과정에서 발생되는 OVERSHOOT과 UNDERSHOOT이 그 원인이 되겠다. 그리고 그 양은 분해능이 클수록 더 크게 발생된다.
MICROSTEP 기능은 진동의 근본적인 원인인 OVERSHOOT과 UNDERSHOOT을 감소시켜 결과적으로 진동을 감쇄시킨다. 그림 4는 MICROSTEP를 사용했을 때의 진동과 소음특성 개선 이미지이다. 
5相 STEPPING MOTOR(고정도 위치결정 운전)
2相 STEPPING MOTOR는 각도 전달 부분에 있어서 다소 ROUGH한 값을 가지고 있다(±0.083도). 이로 인해 고정도 위치결정이 필요한 기구부에 적용하는 데 한계가 있다.
이에 반해 5相 STEPPING MOTOR의 각도 전달오차는 ±0.05이다. 또한, 분해능은 0.72도로 2相 스텝모터를 사용하는 것보다 고정도 위치제어가 가능하다. 
5相 STEPPING MOTOR (고속/고 토크)
STEPPING MOTOR는 고속운전 시 토크가 저하되는 특성이 있다. 그래서 일반적으로 DC드라이버 타입의 제품은 1500RPM 이하에서 사용하는 것을 권장하고 있다. 토크가 저하되는 이유로는 코일의 인덕턴스 성분으로 인해 전압에 비해 전류가 코일로 인가되는데 시간적인 딜레이가 발생되기 때문이다. 고속운전 시 스위칭 시간이 짧아지면 STATOR쪽으로 FULL 전류가 인가되지 못한 채 스위칭되므로 모터의 토크가 낮아지게 된다. 그래서 이 부분을 보완하기 위해 AC전원 드라이버 타입을 사용한다. 
AC 드라이버 타입을 사용하면 스위칭할 때의 기준 전압을 높게 할 수 있어서 시상수의 기울기를 가파르게 할 수 있다. 이로 인해 높은 RPM대에서도 높은 전류가 코일에 인가되게 된다.
특히 최근에 출시된 ORIENTAL MOTOR의 RK2 제품은 서보모터와 비교해도 속도와 토크 부분에서 전혀 뒤처지지 않는다. 
알파스텝 (위치보정 + 보호기능)
STEPPING MOTOR는 제어방식이 기본적으로 OPENLOOP 시스템으로 되어 있다. 이러한 이유로 모터의 상태를 모니터링하지 않는다.
모터를 정상적으로 사용할 때는 문제가 되지 않지만 예상치 않은 상황으로 인해 위치오차가 발생할 경우 확인하는 데 어려움이 있다.
이러한 문제를 해결하고자 알파스텝 모터라는 것이 등장했다. 알파스텝은 모터의 후면에 레졸버를 부착하여 모터의 상태를 항상 감시한다. 
알파스텝 모터는 레졸버로부터 전달되는 위치정보를 이용하여 STEPPING MOTOR의 탈조 및 과부하 상태 등을 판단하여 사용자에게 전달한다. 알파스텝이 서보와 다른 점은 SEMI CLOSED LOOP 제어를 한다는 것이다.
오차범위 1.8도 이내에서는 OPENLOOP로 제어하고 그 이상일 때는 CLOSED LOOP로 제어한다. 이러한 방법에서는 서보에서 흔히 발생되는 헌팅이 발생되지 않는다.
알파스텝모터 (고효율 시스템)
STEPPING MOTOR는 OPEN LOOP 시스템으로 제어하기 때문에 항상 FULL 전류가 공급되며, 또한 정지 상태에서도 일정 전류가 지속적으로 공급된다. 그래서 일반 모터보다 발열량이 높다. 
ORIENTAL MOTOR의 AR 시리즈는 모터의 효율을 증대시켜 전체적인 발열량을 줄였다. STEPPING MOTOR의 발열량이 줄어들면 모터의 수명이 늘어나게 되고 사용에 있어서 거부감도 없어지게 된다. 
맺음말
인아오리엔탈모터의 STEPPING MOTOR는 유저의 다양한 요구사항에 발맞추어 변화해 왔다. 그리고 여전히 자동화 산업 장비 분야에 있어서 매력적인 모터로 인식되고 있다. 지금까지 소개한 STEPPING MOTOR의 다양한 기능을 참고하여 장비를 제작함에 있어서 가장 최적화된 모터를 선택하는 데 도움이 되었으면 한다 .
문의 : 080-777-2042(代)
인아오리엔탈모터 기술연구소
