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MOTORBANK / 기술자료
스텝모터 기술 가이드
선정 계산 · 토크 곡선 · 배선 · 설치 — 스텝모터 기술 기준
토크 곡선(Torque-Speed Curve)이란
X축은 모터 회전속도(rpm), Y축은 그 속도에서 낼 수 있는 최대 힘(N·m)이에요.
곡선 아래 영역은 사용 가능한 구간, 곡선 위는 탈조(스텝 누락) 위험이에요.
공급 전압이 높을수록 고속에서 토크가 더 오래 유지돼요.
고전압이 유리한 이유
모터가 빠르게 돌수록 코일 전환 시간이 짧아져요. 전압이 높으면 짧은 시간 안에 전류를 충분히 채울 수 있어서 고속에서도 토크를 유지할 수 있어요.
인덕턴스 때문에 전류 상승이 느림
높은 전압 = 전류를 빠르게 끌어올림
결론: 고속 운전 시 반드시 48V 이상 권장
높은 전압 = 전류를 빠르게 끌어올림
결론: 고속 운전 시 반드시 48V 이상 권장
고객 상담 포인트
Q
필요 속도가 얼마예요?
rpm 또는 이동속도(mm/s)로 확인
Q
그 속도에서 토크가 얼마나 필요해요?
곡선에서 해당 rpm 찾아서 선 위인지 아래인지 확인
!
드라이버 공급전압 확인 필수
24V vs 48V에 따라 가능 속도 범위가 크게 달라짐
왜 같은 모터인데 연결 방식이 다른가
스텝모터 내부 A·B 각 상(相) 코일은 사실 두 개의 반코일(half-winding)로 구성되어 있어요.
외관은 똑같지만 이 반코일 2개를 직렬·병렬 중 어떻게 연결하느냐에 따라 전기 특성이 완전히 달라져요.
4선은 공장에서 이미 연결하고 선 4개만 뽑은 것, 8선은 사용자가 선택할 수 있도록 전선 8개를 모두 꺼낸 것이에요.
연결 방식 비교
| 항목 | 4선 (단순) | 8선 직렬 | 8선 병렬 |
|---|---|---|---|
| 전선 수 | 4개 | 8개 (2쌍 직렬) | 8개 (2쌍 병렬) |
| 인덕턴스 | 중간 | 4배 높음 | 1/4로 감소 |
| 필요 전류 | 중간 | 낮음 (유리) | 2배 필요 |
| 고속 토크 | 보통 | 불리 ↓ | 유리 ↑ |
| 저속 토크 | 보통 | 유리 ↑ | 보통 |
| 발열 | 중간 | 낮음 | 높음 |
| 추천 용도 | 일반 / 초보자 | 저속 고토크 | 고속 운전 |
💡 57각 스텝모터 0.9Nm 카탈로그 기준: 직렬 1.96A / 병렬 3.92A — 같은 모터지만 전류 사양이 2배 차이나요. 드라이버 선정 시 연결 방식을 먼저 결정해야 해요.
모터 선정 6단계
1
장비 구동 구조 파악
볼스크류 / 타이밍벨트 / 기어 방식인지 확인. 방식에 따라 계산식이 다름
2
필요 속도 → rpm 변환
볼스크류 기준
rpm = 이동속도(m/min) ÷ 리드(m)
예: 1.5m/min, 리드 4mm → 1.5 ÷ 0.004 = 375 rpm
rpm = 이동속도(m/min) ÷ 리드(m)
예: 1.5m/min, 리드 4mm → 1.5 ÷ 0.004 = 375 rpm
3
필요 토크 계산
수평 볼스크류
T = μ × M × g × PB ÷ (2π × R × η)
μ=마찰계수(0.2~0.3) / M=이동질량(kg) / g=9.8 / P=리드(m) / η=효율(0.9)
T = μ × M × g × PB ÷ (2π × R × η)
μ=마찰계수(0.2~0.3) / M=이동질량(kg) / g=9.8 / P=리드(m) / η=효율(0.9)
4
관성 모멘트 계산
이동 질량, 볼스크류 자체, 커플링의 관성을 합산. 정지→이동 시 가속 토크 계산에 필요
5
안전계수 2~3배 적용
필요 시작 토크 = 계산 토크 × 2 ~ 3
실제 마찰 변화, 기동 충격 등을 감안한 여유분. 이 값이 모터 보유 토크보다 작아야 함
실제 마찰 변화, 기동 충격 등을 감안한 여유분. 이 값이 모터 보유 토크보다 작아야 함
6
토크 곡선에서 검증
선택 모터의 토크 곡선에서 목표 rpm 지점의 토크 ≥ 계산된 필요 토크인지 확인
선정 예시 — 50kg 수평 이동 장비
입력 조건
이동속도1.5 m/min
볼스크류 리드4 mm
이동 질량50 kg
마찰계수0.3
기계 효율0.9
계산 결과
필요 속도
375 rpm
1.5 ÷ 0.004 = 375
필요 토크 (계산값)
0.104 N·m
필요 시작 토크 (×2 안전계수)
0.28 N·m
✅ 선정 결과: 57각 스텝모터 0.9Nm (보유 토크 0.9 N·m)
토크 곡선에서 375rpm 확인 → 0.9 N·m로 필요값 0.28 N·m를 충분히 상회 → 탈조 없이 안전하게 구동 가능
드라이버: MSD-545 / 공급전압: 48V 권장
토크 곡선에서 375rpm 확인 → 0.9 N·m로 필요값 0.28 N·m를 충분히 상회 → 탈조 없이 안전하게 구동 가능
드라이버: MSD-545 / 공급전압: 48V 권장
⚠️ 탈조(脱調): 모터가 드라이버 지령을 따라가지 못해 스텝이 누락되는 현상. 정밀 위치제어 장비에서는 치명적이에요. 안전계수 2~3배를 반드시 적용하세요.
기본 연결 구조
PLC / MCU
─── 제어 신호 ───▶
드라이버
─── 모터 전원 ───▶
스텝모터
| 신호 | 선 | 의미 | 비고 |
|---|---|---|---|
PLS+ / PLS− |
펄스 신호 | "몇 스텝 움직여라" — 펄스 1개 = 1스텝 이동 | 최대 200 kHz |
DIR+ / DIR− |
방향 신호 | "정방향 / 역방향" — +/− 반대로 꽂으면 회전 방향 반전 | 변경 후 1ms 유지 |
FREE+ / FREE− |
탈력 신호 | 모터 전류 차단 → 축을 손으로 돌릴 수 있는 상태 | 평소 OFF 유지 |
ERR+ |
에러 출력 | 과전류·과열 등 오류 발생 시 신호 출력 (PLC로 감지) | 최대 100 mA |
입력 전압별 저항 설정
| 컨트롤러 전압 | 드라이버 모델 | 직렬 저항 |
|---|---|---|
| 5V | 전 모델 | R = 0 Ω |
| 24V | MSD 시리즈 | R = 0 Ω |
| 24V | 2M / 3M 시리즈 | R = 2,000 Ω |
⚠️ 2M412, 2M1180N, 2M2280N, 3M2280N에 24V 연결 시 2kΩ 저항 직렬 삽입 필수. 미준수 시 드라이버 손상.
신호 타이밍 규칙
방향(DIR)과 펄스(PLS)를 동시에 바꾸면 안 돼요.
올바른 순서
1. DIR 신호 먼저 변경
2. 1ms 이상 대기
3. 그 다음 PLS 펄스 시작
순서 위반 시 첫 스텝이 반대 방향 → 위치 누적 오차 발생
1. DIR 신호 먼저 변경
2. 1ms 이상 대기
3. 그 다음 PLS 펄스 시작
순서 위반 시 첫 스텝이 반대 방향 → 위치 누적 오차 발생
💡 RS485/CAN 통신형(RS485·CAN 통신형 드라이버)은 비격리형이라 GND 공통 연결 필수. 격리형 RS485 드라이버는 산업 현장에 더 안전.
설치 방향
수평·수직·도립 등 어떤 방향이든 설치 가능해요. 단, 방향과 무관하게 축에 과도한 하중이 걸리지 않도록 주의하세요.
↔
수평 ✓
↕
수직 ✓
↙
경사 ✓
커플링 연결
모터 축과 볼스크류 축을 연결할 때 무백래시 플렉시블 커플링 사용 권장.
축 정렬 불량 시 베어링에 지속적인 측하중이 가해져 수명이 크게 단축돼요.
⚠️ 모터 축은 절대 기계 가공 금지. 가공이 필요한 경우 반드시 제조사에 문의.
설치 환경 체크리스트
- 실내 설치 (옥외 불가)
- 제어반 온도 −10℃ ~ +50℃ 유지
- 습도 85% 이하 (결로·수분 없을 것)
- 부식성 가스·금속 분진 없는 환경
- 물·기름 없는 환경 (있으면 외장 커버 추가)
- 통풍·방열 충분한 위치에 설치
절대 금지 사항
- 모터 분해 금지 — 정밀도 보장 불가
- 축에 해머 충격 금지 — 베어링 즉시 손상
- 장기 진동 환경 설치 금지 — 베어링 수명 급감
- 정격 초과 축하중(축방향·반경방향) 금지
⚠️ 수직 설치로 중력 낙하 위험이 있는 경우 브레이크 내장 모델 또는 별도 브레이크 기구 필수.
드라이버 설치 환경 (별도 주의)
MSD 시리즈 (자연 공냉)
- 히트싱크 면이 수직이 되도록 설치
- 주변 10mm 이상 통풍 공간 확보
- 주변 온도 0℃ ~ +40℃ 유지
대전류 시리즈 (강제 냉각)
- 내장 팬 흡기 방향 확인 후 설치
- 팬 주변 먼지·섬유질 유입 차단
- 팬 소음 증가 시 즉시 점검
