通常の動作では、ステッピングモーター制御パルスを受信するたびに、ローターは1ステップ角度、つまり1ステップ前進します。制御パルスが連続的に入力されると、モーターはそれに応じて連続的に回転します。ステッピングモーターのステップずれには、ステップロスとオーバーステップが含まれます。ステップロスが発生すると、ローターが進むステップ数はパルス数よりも少なくなります。ステップクロスが発生すると、ローターが進むステップ数はパルス数よりも多くなります。1ステップロスと1オーバーステップのステップ数は、連続するビート数の整数倍に等しくなります。深刻なステップロスが発生すると、ローターは1つの位置に留まるか、1つの位置を中心に振動し、深刻なステップオーバーステップが発生すると、モーターはオーバーシュートします。
ステップの喪失原因と戦略
（１）回転子の加速は回転磁界よりも遅いステッピングモーター
説明：
ローターの加速がステッピングモーターの回転磁界よりも遅い場合、つまり位相変化速度よりも遅い場合、ステッピングモーターは脱調を起こします。これは、モーターへの入力電力が不足しているため、ステッピングモーターで発生する同期トルクによってローター速度がステーター磁界の回転速度に追従できず、脱調が発生するためです。ステッピングモーターの動的出力トルクは連続動作周波数の上昇とともに低下するため、それよりも高い動作周波数ではステップロスが発生します。このステップロスは、ステッピングモーターのトルクと牽引力が不足していることを示しています。
解決：
a. ステッピングモーター自体が生成する電磁トルクを増加させる。これは、定格電流範囲内で駆動電流を増加させる、トルクが不足する高周波範囲で駆動回路の駆動電圧を向上させる、トルクの大きいステッピングモーターに変更するなどによって実現できる。 b. ステッピングモーターが克服する必要のあるトルクを減らす。これは、モーターの動作周波数を適切に下げてモーターの出力トルクを増加させる、加速時間を長く設定してローターが十分なエネルギーを得るなどによって実現できる。
（２）回転子の平均速度が固定子磁界の平均回転速度よりも高い
説明：
ローターの平均速度がステーター磁界の平均回転速度よりも高い場合、ステーターがローターがさらにステップするのに必要な時間よりも長い時間励磁されると、ローターはステップ動作中に過剰なエネルギーを獲得し、ステッピングモーターによって発生する出力トルクが増加し、結果としてモーターがオーバーステップします。ステッピングモーターを使用して負荷を上下に動かす機構を駆動する場合、負荷が下降するとモーターが必要とするトルクが減少するため、オーバーステップ現象が発生しやすくなります。
解決：
ステッピングモーターの出力トルクを低減するために、ステッピングモーターの駆動電流を低減してください。
（３）慣性ステッピングモーターそしてそれが運ぶ荷物
説明：
ステッピングモーター自体の慣性と負荷の慣性により、モーターは動作中に即座に始動および停止することはできず、始動時にはステップロスが発生し、停止時にはオーバーステップが発生します。
解決：
ステッピングモーター駆動システムは、低速から開始し、徐々に一定速度まで加速し、その後徐々に減速して停止するという、加速と減速のプロセスを経て動作します。合理的かつスムーズな加速・減速制御は、ステッピングモーター駆動システムの信頼性、効率性、精度を確保するための鍵となります。
（４）ステッピングモーターの共振
説明：
共振も脱調の原因の一つです。ステッピングモーターが連続運転している場合、制御パルスの周波数がステッピングモーターの固有周波数と等しいと共振が発生します。1つの制御パルス周期内で振動が十分に減衰されないまま次のパルスが到来すると、共振周波数付近の動的誤差が最大となり、ステッピングモーターの脱調を引き起こします。
解決：
ステッピングモーターの駆動電流を適切に低減する、分割駆動方式を用いる、機械的減衰方式を含む減衰方式を用いる。これらの方法はすべて、モーターの振動を効果的に抑制し、脱調現象を回避することができる。
（５）方向転換時に脈拍が消失する
説明：
あらゆる方向において正確であることが示されているが、方向が変わるとすぐに偏差が蓄積され、方向が変わる回数が増えるほど偏差も大きくなる。
解決：
一般的なステッピングモーター駆動では、方向信号とパルス信号に一定の要件があります。例えば、最初のパルスの信号の方向が立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジ（駆動要件はそれぞれ異なります）の到着前に数マイクロ秒以内に決定される必要があります。そうでない場合、動作角度のパルスが発生し、実際に逆方向に回転する必要が生じます。最終的に、バイアスが大きくなるほど故障現象が顕著になり、小さくなるほど故障が顕著になります。解決策は主にソフトウェアでパルス送信ロジックを変更するか、遅延を追加することです。
（６）ソフトウェアの欠陥
説明：
制御手順によってステップロスが発生することは珍しくないため、制御プログラムに問題がないことを確認する必要があります。
解決：
しばらく問題の原因が特定できない場合、エンジニアはステッピングモーターを一定時間作動させて、原点復帰を再検出することもあります。
投稿日時：2024年3月19日