マイクロステップ駆動でステッピング・モータを最適化
マイクロステッピングは、ステッピング・モータ・アプリケーションの精度、トルク、エネルギー効率、および滑らかさを向上させると同時に、ステップ損失、振動、およびノイズを低減します。ステッピング・モータ駆動は、フル・ステップをより小さなマイクロステップに分割することでサイン波電流波形によって制御でき、最高の精度とスムーズな動作を実現します。フル・ステップあたり最大256マイクロステップを実現するADI Trinamic™のテクノロジは、デジタル情報を完璧な物理的モーションに変換します。その結果の電流制御方式は、ノイズと振動を低減しながら、アクセス可能なトルクと精度を向上させます。
ステッピング・モータの仕組み
ステッピング・モータは、耐久性に優れたオープン・ループ・モータであり、他の電気モータに比べて、1）低速および停止時に高いトルクを発揮する、2）限界ポジショニング誤差が非累積的である、3）始動／停止に対する優れた応答性を備える、4）コスト効率が高く、使いやすい、といった利点があります。このため、正確で信頼性の高いオープン・ループ・ポジショニングが必要な場合は、ステッピング・モータが有利な選択肢となります。ステッピング・モータは、モータ・コイルに電流を流して電磁場を生成し、磁気ローターを目的の位置に移動させることによって動作します。これは、追加の電流状態を使用して、フル・ステップ、ハーフ・ステップ、またはより小さなマイクロステップで実行できます。
マイクロステッピングの違い
機械的には、ステッピング・モータは質量ばねシステムに似ています。ある位置から別の位置に移動するとき、ローターは正しい位置をすぐには見つけられません。代わりに、目的の位置をオーバーシュートし、その位置を中心に振動しながら、最終的に正しい位置に到達します。また、質量ばねシステムと同様に、ある位置から次の位置までの差が大きいほど、振動も大きくなります。
マイクロステッピングは、サイン波の電流波形でモータを駆動することを目的としています。これは、ステータ・コイルに最大電流またはゼロ電流が供給されるのではなく、4つのフル・ステップにわたって完全なサイン波形状に近い中間の電流レベルで電力が供給されることを意味します。これにより、永久磁石ローターが、その後の2つのフル・ステップの間に中間位置に配置されます。更に、マイクロステッピングにより、ステッピング・モータの物理特性やアプリケーションに合わせたカスタム電流波形が可能になります。最大マイクロステップ分解能は、ドライバ電子機器のA/DおよびD/A機能によって決まります。
ハイブリッド・ステッピング・モータ向けに調整されたADI Trinamic 256×マイクロステッピング・テクノロジは、360°の1回転ごとに51,200マイクロステップを実現します。これは、1回転あたり最大0.00703125°の精度です。
フルステッピングのオシロスコープ・ショット
マイクロステッピングのオシロスコープ・ショット
アナログ・デバイセズのマイクロステップ・インターポレータを使用してシステムを同調させる
ADI Trinamic cDriver™製品に統合されたモーション・コントローラは、256マイクロステップの分解能を提供するモーション・コントロールICおよびドライバICと同様に、マイクロステッピング・テクノロジを活用しています。実際、マイクロステッピングはすべてのADI Trinamic製品の標準機能ですが、市場にあるすべてのモーション・コントロール・システムがこのような高いステップ分解能を提供するわけではありません。ADI Trinamic MicroPlyer™インターポレータは、位置と速度を維持しながら、ステップ・パルス間に電流ステップを追加します。これにより、あらゆるモータ・コントロール・システムが256マイクロステップの分解能で動作できるようになり、システム全体をアップグレードする必要なく、業界をリードするステッピング・モータ・コントロールを実現できます。
