ステッピング モーターに過電圧を印加することが安全かつ一般的なのはどのような場合ですか? skysmotor.com
ほとんどのタイプのモーターでは、定格電圧より高い供給電圧 (過電圧と呼ばれます) で動作すると、電流が増加し、発熱が増加する可能性があります。コイルやその他のモーター部品を損傷するのに十分な高さです。ただし、場合によっては、ステッピング モーターは、モーターを損傷することなく、定格電圧よりも高い電圧で動作できることがあります。これがいつ、そしてなぜ可能になるのかを見てみましょう。
ステッピング モーター アプリケーションでは、通常、定電圧ドライバー (「L/R」ドライバーとも呼ばれる) またはチョッパー ドライバーの 2 種類のステッピング ドライバーが使用されます。
名前が示すように、定電圧ドライバーは、モーターの定格電圧に等しい固定・定電圧をモーターに供給します。定電圧駆動では、モーターの抵抗 (R) が巻線に生成される電流の量を制限し、モーターのインダクタンス (L) が電流の発生または上昇の速さを決定します。(「L/R 駆動」という用語はモーターの時定数を指し、インダクタンス L を抵抗 R で割ったものとして定義されます。)
低速では、定電圧ドライバーで動作するモーターが良好なトルクとスムーズな回転を実現します。しかし、モーターの速度が増加すると、各駆動パルス中にモーター巻線の電流が上昇するのに十分な時間がなくなるため、トルクの発生が減少します。
より高い電圧（過電圧）をモーターに供給すると、より大きな電流（およびトルク）を得ることができますが、これによりモーターの温度が上昇するという問題が発生する可能性があります。ステッピング モーターが熱を放散し、熱による損傷を防ぐのに十分な時間を確保するには、モーターの「オフ」時間 (電圧が印加されていない時間) を十分に長くする必要があるためです。
定電圧ドライバーは高速でのトルクが制限されるため、多くのステッピング モーター アプリケーションではチョッパー ドライバーが使用されます。チョッパー ドライバーは、モーターの電圧ではなく電流を監視および調整するため、「定電流」ドライバーとも呼ばれます。「チョッパードライバー」という用語は、ドライバーが電圧を急速に切り替えて (「チョッピング」電圧と呼ばれます)、モーターに供給される電流量を制御するという事実に由来しています。
ステッピングモーターをチョッパードライバーで駆動した場合の電圧（緑）と電流（青）の関係。
ステッピング モーターが定格トルクを生成するのに十分な電流を確実に受け取るために、チョッパー ドライバーはモーターの速度に関係なく、非常に高い電圧、または過電圧を供給します。この高電圧により電流が急速に上昇するため、モーターが高速で動作している場合でも、一定の RMS (二乗平均平方根) 電流値を受け取り、必要なトルクを生成します。
供給電圧とモーター定格電圧の比率が高くなるほど、トルク速度曲線はより「押し出され」ます。
しかし、なぜチョッパー駆動時に過電圧が発生するステッピングモーターを駆動しても大丈夫なのでしょうか? チョッパードライバーには、モーター電流を監視するために各モーター巻線と直列に抵抗器が接続されているためです。
抵抗の両端の電圧が、モーターの定格電流 (I = V/R) を表す事前定義された高レベルに達すると、電源がオフになります。抵抗の両端の電圧が事前設定レベルを下回ると、電源が再びオンになります。パルス幅変調 (PWM) は、電圧の必要な「オン」時間に基づいてドライバー出力パルスの幅を変更するために使用されます。
その結果、単純な L/R または定電圧駆動によって過電圧が印加された場合に発生する発熱の問題を発生させることなく、トルクをより正確に制御でき、より高速でより多くのトルクを生成できるようになります。
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