이번 글에서는 서보 모터와 스텝 모터 차이점 4가지에 대해 알아보겠습니다.
서보 모터와 스텝 모터는 로봇 공학에서 산업 자동화에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 널리 사용되는 비슷하지만 다른 두 가지 유형의 모터로 둘 다 전기 에너지를 기계적 운동으로 변환하는 목적을 수행하지만 고유한 특성은 다릅니다.
서보 모터와 스텝 모터 차이점을 자세히 살펴보고 두 모터의 고유한 기능을 이해하여 특정 요구 사항에 적합한 모터를 선택하는 방법을 알아보도록 하겠습니다.
1. 서보 모터와 스텝 모터 작동 원리
a. 서보 모터: 폐쇄 루프 제어 시스템
서보 모터는 폐쇄 루프 제어 시스템을 기반으로 작동하며 모터, 피드백 장치(일반적으로 엔코더) 및 제어 시스템으로 구성됩니다.
제어 시스템은 모터의 위치 또는 속도 피드백을 지속적으로 모니터링하고 모터의 출력을 조정하여 동작을 정밀하게 제어합니다.
이 피드백 메커니즘을 통해 서보 모터는 높은 정확도, 속도 및 동적인 응답을 구현할 수 있습니다.
b. 스텝 모터: 개방 루프 제어 시스템
스텝 모터는 서보 모터의 폐쇄 루프 제어 시스템과 달리 개방 루프 제어 시스템에서 작동하며 여기에는 위상으로 알려진 여러 전자기 코일이 있는 영구 자석 회전자와 고정자가 포함되어 있습니다.
특정 순서로 코일에 전원을 공급하면 모터가 점진적으로 또는 단계적으로 회전하며 스텝 모터는 개별 단계로 이동하여 위치 및 유지 토크를 정밀하게 제어할 수 있지만 위치 피드백이 없으면 고하중이나 급가속 시 스텝을 놓치기 쉽습니다.
2. 서보 모터와 스텝 모터 동작 제어 및 정확도
a. 서보 모터: 정밀 모션 제어
서보 모터는 정밀한 모션 제어가 필요한 공정에서 탁월합니다.
폐쇄 루프 시스템은 정확한 위치 지정과 속도 제어 및 토크 출력을 제공합니다.
그래서 서보 모터는 뛰어난 속도 제어 기능과 함께 빠르게 가속 및 감속할 수 있어 로봇 공학과 CNC 기계 및 산업 자동화와 같이 정밀한 응답성을 요구하는 응용 분야에 적합합니다.
또한 서보 모터는 드리프트 없이 정확하게 위치를 유지할 수 있습니다.
b. 스텝 모터: 정밀 위치 제어
스텝 모터는 정밀한 모션보다는 정밀한 위치 제어가 필요한 공정에 널리 사용되며 개별 단계로 이동하여 피드백 장치 없이도 정확한 위치 지정이 가능합니다.
스텝 모터는 뛰어난 홀딩 토크를 제공하므로 모터가 부하 상태에서 정지 상태를 유지해야 하는 공정에 이상적이며 위치 정확도가 중요한 3D 프린터, CNC 기계 및 로봇 공학에서 많이 사용되어 지고 있습니다.
3. 서보 모터와 스텝 모터 토크 및 동력
a. 서보 모터: 고속에서 높은 토크 생성이 가능
서보 모터는 일반적으로 스텝 모터에 비해 더 높은 토크를 제공하며 특히, 고속에서 상당한 토크를 생성할 수 있기 때문에 출력과 정밀도가 모두 필요한 응용 분야에 적합합니다.
서보 모터는 종종 토크 출력을 더 높이기 위해 기어 메커니즘을 통합하지만 서보 모터의 전력 요구 사항은 폐쇄 루프 제어 시스템과 지속적인 모니터링으로 인해 상대적으로 높습니다.
b. 스텝 모터: 저속에서 효율적인 토크
스텝 모터는 일반적으로 서보 모터에 비해 토크가 낮으며 속도가 증가함에 따라 토크 출력이 감소합니다.
그래서 스텝 모터는 저속에서 가장 효율적이며 저속 또는 정지 상태에서 높은 유지 토크가 필요한 응용 분야에서 잘 작동합니다.
연속 피드백 루프가 필요하지 않기 때문에 일반적으로 서보 모터보다 전력 역시 효율적이라고 할 수 있습니다.
4. 서보 모터와 스텝 모터 비용 및 복잡성
a. 서보 모터: 비싼 비용만큼의 성능과 정밀도
서보 모터는 일반적으로 고급 제어 시스템과 위치 피드백 메커니즘으로 인해 스텝 모터보다 비싸며 특히, 효과적으로 작동하려면 전용 서보 드라이브/컨트롤러가 필요합니다.
폐쇄 루프 제어 시스템 및 추가 구성 요소의 복잡성은 전체 비용에 영향을 주지만 서보 모터가 제공하는 성능과 정밀도는 정확성과 응답성이 중요한 공정에서 높은 가격만큼의 값을 합니다.
b. 스텝 모터: 효율적인 비용
스텝 모터는 일반적으로 서보 모터에 비해 비용 효율적이며 구성이 간단하고 복잡한 제어 시스템이나 피드백 장치가 필요하지 않습니다.
스텝 모터는 상대적으로 간단하고 저렴한 드라이버 회로로 구동할 수 있기 때문에 간단한 작동과 저렴한 비용으로 고속이나 가속이 필요 없는 정밀한 위치 제어가 필요한 응용 분야에 널리 사용되어 지고 있습니다.
결론
서보 모터와 스텝 모터의 차이점을 이해하는 것은 특정 응용 분야에 적합한 모터를 선택하는 데 필수적입니다.
서보 모터는 동적 응답 요구 사항이 있는 고속 고정밀 작업에 탁월하지만 반대로 스텝 모터는 저속 및 홀딩 토크에서 정확한 위치 제어를 제공하기 때문에 정보에 입각한 결정을 내려야 합니다.
이 때, 특정 모션 제어 요구 사항과 정확도 요구 사항 및 전력, 비용을 고려해야 합니다.
서보 모터와 스텝 모터는 모두 고유한 장점을 가지고 있어 다양한 산업 분야에서 널리 사용되어 지고 있습니다.