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” 스테핑모터 원리 “는, 스테핑모터에 일정한 간격으로, 순간적으로 전류의 양을 변화시키는 펄스(pulse) 형태의 입력전류(0 ~ 20mA)에 의하여 구동하는 모터이다. 스테핑모터 원리 는 펄스(pulse)가 입력될 때마다, 일정한 각도씩 모터가 회전하도록 제어(control)된다.
스테핑모터 원리 : 네이버 블로그
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:: Motion Control¿¡ ¿À½Å°ÍÀ» ȯ¿µÇÕ´Ï´Ù ::¸ð¼ÇÄÁÆ®·Ñ
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라즈이노 iOT :: 【 아두이노 기초 】 #31 스텝(Step Motor)모터의 이해
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【 아두이노 기초 】 #31 스텝(Step Motor)모터의 이해
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스테핑모터 원리 이해 동영상
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ì¤í í¼ëª¨í° Stepper Motor
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í¼ëª¨í° Stepper Motor"
ko.casunsteppermotor.com | 520: Web server is returning an unknown error
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스텝 모터의 기초
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Step Motor Step Motor의 개요 Step Motor의 원리 3. Step Motor의 특징 – ppt download
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스테핑모터 원리
스테핑모터 원리는 스테핑모터를 사용 용도에 적합하게 잘 사용하기 위해서, 꼭 알아야 합니다. ” 스테핑모터 원리 “는, 스테핑모터에 일정한 간격으로, 순간적으로 전류의 양을 변화시키는 펄스(pulse) 형태의 입력전류(0 ~ 20mA)에 의하여 구동하는 모터이다.
스테핑모터 원리 는 펄스(pulse)가 입력될 때마다, 일정한 각도씩 모터가 회전하도록 제어(control)된다. 이때 회전각은 스텝각이라고 부른다. [스테핑모터 원리] 에서 알아야 할 점은 스텝각(degree of step)을 작게하면, 모터의 위치를 결정하는 정밀도를 향상시킬수 있다.
또, [스테핑모터 원리]에서 알아야 할 점은 펄스 속도이다. 펄스 속도를 빠르게 하면 입력하면 스테핑모터의 회전속도가 빨라진다.
– PWM 제어에 의한 Pulse 속도
스테핑모터의 구동 원리는 스테핑모터(Stepping motor)와 콘트롤러에서 받은 펄스 신호로 스테핑모터의 상을 여자해주는 구동 드라이버(Stepping Motor Drive) 그리고 펄스(Pluse)를 발생시켜 펄스를 드라이버에 전달하여 수행게 하는 컨트롤러이 세가지가 있어야 된다.
– 스테핑모터 드라이버
“스테핑모터 원리” 에서 또하나 중요한 것은 스테핑모터 모션컨트롤러(Motion controller)입니다. 단순하게는 펄스만 발생시켜 드라이버에 지령을 내려 스테핑모터가 회전하게 하는 펄스발생기(pulse generator)라고도 불리우는 컨트롤러가 있으나, 최근의 추세는 제어 기술의 고도로 발전함에 따라, 어떤 특정동작을 수행하게 프로그램을 짜서 지령을 내리는 프로그램머블 펄스발생기(programmable pulse generator)의 컨트롤러가 대세입니다. ‘스테핑모터 원리’ 에서 프로그래머블 펄스발생기라는 용어는 더 이상 사용을 안하고, 보통 RS232나 485통신이 가능한 기능을 탑제하여 통칭 모션컨트롤러라고 합니다.
– 1축 모션컨트롤러
” 스테핑모터 원리 ” 에서 펄스 모양의 전압에 의해 일정 각도 회전하는 전동기. 회전 각도는 입력 펄스 신호의 수에 비례하고, 회전 속도는 입력 펄스 신호의 주파수에 비례하는 것이 특징입니다. 스테핑모터 원리 에서 펄스 수와 펄스 속도는 혼동이 되지만 매우 중요하니, 잘 이해하여야 합니다. 이것은 스테핑모터 원리 에서, 스테핑모터의 위치제어와 속도 제어에 아주 중요한 개념이기 때문입니다. 그림은 1상 여자(勵磁)의 3상 방식 스테핑모터인데, 이 밖에 다상 방식의 것이 있습니다.
스테핑모터 원리 에서 스테핑 모터의 기본 구조는, 회전축에 부착된 자석(로터), 그 바깥쪽에 고정된 전자석 (스테타)로 구성된다. 스테타(stator)에 감겨있는 코일에 펄스전류를 흘리면, 자력이 발생하고, N극이 S극을 S극이 N극의 로터를 끌어당길 수 것을 반복하여 스테핑모터가 회전한다. [스테핑모터 원리] 에서 알아야 할 또 하나의 중용한 것은, 스테핑 모터는, 다른 모터에 비해 구조가 간단하고 수명이 매우 긴 장수명의 모터입니다. ” 스테핑모터 원리 ” 에서 스테핑모터의 장점이 많이 있지만, 스테핑모터는, 시스템 유지.관리 비용이 저렴하고, 피드백 제어가 불필요하고, 디지털 제어회로에 적합하다. 한편, 고속 회전이 곤란하고, 소비 전력이 비교적 큽니다. 펄스에 동기시켜, 동작하는 동기전동기 이므로, 다른 이른으로 펄스모터 (Pulse Motor)라고도 부릅니다.
1) 고정자 자계의 회전 반대방향으로 돌고 있는것이 6극 회전자로 밝혀졌는데, 똑같은 고정자 내부에 있는 2극 회전자도 같은 방향으로 회전한다.
2) 위 그림은 1/2 스텝조정을 기본으로 한것으로, 모터 권선을 1과 2로 감은것이다.
3) 6극 회전자가 한번 회전하는데의 콘트롤 시스템의 완벽한 3사이클을 나타낸다. 2극 회전자의 컨트롤 시스템의 주기에 따라, Full회전을 한다.
[스테핑모터 원리] 에서 알아보고 있는 스테핑모터의 용도는 매우 다양합니다.(용도)
1. 카드리더기.
2. 반도체 이송장치
3. ATM, 지폐계수기등 은행기기
4. 우편분류장치
5. 농산물 분류 시스템
6. 산업용 로보트 : 수직 다관절 로봇, 수평 다관절 로봇, 직교로봇, 용접로봇
7. 컴퓨터 : 컴퓨터 디스크 장치등의 헤드 이동용 트래킹 모터. CD롬 로딩용
8. 일반가정용 : CCTV, 경보, 보안장치
9. 항공기 : 항공기조정 비행 제어 시스템의 일종, 조향장치
10. 자동차 : 계기판, 정속주행 장치, 조향장치, 연료분사노줄
11. 게임기 슬러트 머신 : 회전축을 지정한 각도에서 정지시키는 것이 가능한 것으로 빠징꼬 스러트 머신의 릴(Reel)에 사용
12. 각종 로봇 : 서비스로봇, 라인트레이서, 주행로봇, 마이크로로봇, 로봇팔, 무인잠수로봇
13. 의료기기
14. 계측장비
15. 검안기
스테핑모터 원리 에서 알아보고 있는 스테핑모터는 HB(Hybrid) 타입의 고정밀의 위치결정이 가능한 모터이다. 입력펄스에 동기화하여, 스텝모양으로 일정한 각도씩 회전한다. ‘스테핑모터 원리’ 의 스테핑 모터는, 입력펄스에 대해 정확하게 추종하여 회전하기 때문에, 회전량의 검출이 필요없는 고정밀위치 제어가 가능하다. 지금 스테핑모터 원리 에서 알아보고 있는 스테핑모터의 종류는 PM. HB, VR타입중 복합형
HB(하이브리드) 타입 스테핑모터를 알아보고 있습니다. HB타입에는 1스텝 (1펄스) = 1.8도(2상 스테핑모터), 0.72도(5상 스테핑모터), 0.36도(3상 스테핑모터) 스텝각의 스테핑모터가 가장 많이 사용되고있습니다.
스테핑모터 원리 에서 알아보고 있는 스테핑모터의 특징들은 다음과 같다.
(스테핑모터의 특징)
1. 간단한 개회로(Open loop)에서의 고정밀의 위치를 제어가 가능하다.
2. 기동, 정지의 특성과 응답성이 우월하다.
3. 정지시의 각도오차는 누적되지 않는다. (일반적으로 스테핑 모터의 오차는 +0.05도로 고정도이다)
4. 정지상태에서 큰 자기유지력(Holding torque)을 갖는다.
5. 저속시에는 높은 Torque를 갖는다.
6. 모터의 구조가 간단해서, 유지관리가 간단하다.
스테핑모터 원리 에서 알아보고 있는 스테핑모터의 특징들은 다음과 같다.
(스테핑모터의 스텝각)
스테핑 모터에서 모터 드라이버에 1펄스가 입력되었을 때에 모터가 움직이는 각도이다.
펄스수에서 회전량, 펄스 주파수에서 회전속도를 지정한다.
예) 스텝각 0.72도의 경우 Carrier를 50mm 이동시키기 위해 필요한 펄스수는?
1. 모터가 90도 회전하기 위해 필요한 펄스수 : 90/0.72 = 125
2. 펄스 모터 1회전 (360도)에 필요한 펄스수 : 125 x 4 = 500펄스
3. 1회전에서 Carrier가 10mm 이동한다고 가정하면 : 50mm/10mm =5회전
4. 필요한 이동 펄스수 = 500펄스 x 5회전 = 2500펄스
스테핑모터 원리 에서 알아보고 있는 스테핑모터의 특징들은 다음과 같다.
(스테핑모터 회전속도)
스테핑모터의 회전속도는 펄스신호의 속도에 정확히 비례한다. 회전속도와 펄스신호의 속도의 관계는,
이하의 공식에서 구한다. 펄스수에서 회전량, 펄스주파수에서 회전속도를 지정한다.
모터 회전속도 (r/Min) = 스텝각 (。 ) / 360。 x 펄스속도 (주파스 : Hz) x 60
예 ) 스텝각 = 0.72 도 , 펄스속도 = 100Hz의 경우에 모터속도
모터의 회전속도 (r/min) = 0.72 / 360 x 1000 x 60 = 120 (r/min)
여기까지 스테핑모터 원리 에 대해서 알아 봤습니다. 정리하여 보면, 스테핑모터 원리는 일반 DC모터와는
달리 스테핑모터에 스테핑모터 컨트롤러에서 펄스 신호를 받아 스테핑모터 구동 드라이버가 상을 여자해주어
구동하는 것을 알 수 있습니다. 마지막으로, 스테핑모터 원리 에서 다음은 스테핑모터를 스테핑모터드라이버와
스테핑모터 컨트롤러로 구동 테스트하는 것입니다.
스테퍼모터 Stepper Motor
스테퍼 모터 Stepper Motor 스테퍼모터 원리
스테퍼 모터의 장점
모터의 회전각이 입력 펄스에 비례
모터는 정지 시 최대 회전력을 가짐(권선이 가압상태인 경우)
양호한 스테퍼 모터는 단계 별 3에서 5%의 정확도를 가지고 이러한 오류율은 한 단계에서 다음 단계로 나아갈 때 누적되지 않으므로 정밀한 위치선정 및 움직임의 반복성을 가짐
시작/정지/역회전에 대한 뛰어난 반응
모터에 접촉성 브러시가 없으므로 신뢰성이 높아 스텝 모터의 수명이 단순하게 베어링의 수명에 의존함
디지털 펄스에 대한 스테퍼 모터의 입력이 오픈-루프 제어를 제공하여 모터 관리를 더 간편하게 하고 비용이 덜 들게 함
축에 직접 연결되는 부하로 매우 낮은 속도의 동기식 회전을 얻을 수 있음
속도가 입력 펄스의 주파수에 비례하므로 다양한 범위의 회전 속도를 실현할 수 있음
스텝 모터의 유형
스텝 방식 Step Modes
TM
스테퍼 모터 드라이버 Driver
인덱서 Indexer
독립 작동 Stand-Alone Operation
다축 제어 Multi-Axis Control
스테퍼 모터와 드라이브의 선택
스테퍼 모터는 디지털 펄스를 기계식 축 회전(mechanical shaft rotation)으로 전환하는 브러시 없는 동기식 전기 모터입니다.스테퍼 모터에 있어서 모든 회전은 별개의 단계, 많게는 200단계로 나뉘며 모터는 각 단계 별로 별도의 펄스로 보내져야 합니다. 스테퍼 모터는 한 번에 한 단계만 취할 수 있으며 각 단계는 같은 크기를 가집니다. 각 펄스가 모터가 정밀 각도, 보통 1.8°로 회전하도록 하기 때문에 모터의 위치는 피드백 메커니즘이 없이도 제어 가능합니다. 디지털 펄스의 주파수가 증가하면 단계의 움직임은 지속적인 회전으로 변화하고 회전의 속도는 펄스의 주파수에 직접적으로 비례합니다. 스텝 모터는 저비용, 높은 신뢰성, 낮은 속도에서의 높은 회전력 그리고 단순하고 견고한 구조로 인하여 산업용 및 상업용 적용분야에서 매일 사용되고 있습니다.비선형 입력 신호를 선형 linear 출력 신호로 전환합니다. 이는 써모커플 신호에서는 일반적입니다.스텝 모터는 가변 자기저항, 영구자석 그리고 하이브리드 이렇게 세 가지 기본 유형을 가지고 있습니다. 하이브리드 스텝 모터는 가변 자기저항 스텝 모터와 영구자석 스텝 모터가 가진 최고의 특징들을 조합하였기 때문에 여기서는 하이브리드 모터에 집중하도록 하겠습니다. 모터는 여러 개의 톱니를 가진 고정 축과 영구자석 로터로 구성됩니다. 표준 하이브리드 모터는 200개의 로터 톱니를 가지며 1.8º의 스텝 각으로 회전합니다. 높은 정적 및 동적 회전력을 보이고 매우 높은 스텝 비율로 작동하기 때문에 하이브리드 스텝 모터는 컴퓨터 디스크 드라이브, 프린터/플로터 그리고 CD 플레이어와 같은 매우 다양한 상업적 적용분야에서 사용됩니다. 일부 산업용 그리고 연구용 적용분야에서의 스텝 모터는 로봇공학, 기계장비, 픽 앤 플레이스 기계, 자동 전선절단기 및 결속기 그리고 심지어 정밀 유체 제어 장비에서도 사용됩니다.스테퍼 모터의 “스텝 방식”은 풀, 하프 및 마이크로스텝을 포함합니다. 모든 스테퍼 모터의 스텝 방식 출력의 유형은 드라이버의 디자인에 따라 다릅니다. OMEGAMATION은 스테퍼 모터 드라이브에 스위치로 선택할 수 있거나 소프트웨어로 선택할 수 있는 분해능을 갖춘 마이크로스테핑 드라이브뿐만 아니라 스위치로 선택할 수 있는 풀 스텝 방식과 하프 스텝 방식을 제공합니다.표준 하이브리드 스테핑 모터는 200개의 로터 톱니 또는 모터 축의 회전 당 200개의 풀 스텝을 가집니다. 360° 회전을 200스텝으로 나누면 1.8°의 풀 스텝 각도와 같아집니다. 보통 풀 스텝 방식은 전류를 엇갈리게 역전시키는 동안 두 권선 모두에 전원을 공급하면 가능합니다. 기본적으로 드라이버로부터의 디지털 펄스 하나는 한번의 스텝과 동일합니다.하프 스텝은 단순히 스텝 모터가 회전 당 400 스텝으로 회전함을 의미합니다. 이 방식에서는 하나의 권선에 전원이 공급되고 그 이후 두 권선에 번갈아 전원이 공급되어 로터가 풀 스텝 길이의 반 또는 0.9°로 회전하게 합니다. 회전력은 약 30% 줄어들지만 하프 스텝 방식은 풀 스텝 방식보다 더 매끄러운 움직임을 생성합니다.마이크로스테핑은 극 간의 위치의 숫자를 더 세부적으로 나누는 정도로 모터 권선의 전류를 제어하는 상대적으로 새로운 스테퍼 모터 기법입니다. 오메가메이션 마이크로스테핑 드라이브는 풀 스텝(1.8°)을 256개의 마이크로스텝으로 나눌 수 있으며 회전 당 51,200스텝(.007°/스텝)이 발생하게 됩니다. 마이크로스테핑은 보통 다양한 범위의 속도에 걸쳐 정확한 위치선정과 매끄러운 움직임을 필요로 하는 적용분야에서 사용됩니다. 하프 스텝 방식과 마찬가지로 마이크로스테핑은 풀 스텝 방식에 비해서 회전력이 약 30% 정도 줄어듭니다.스테퍼 모터의 로터리 움직임은 연결 나사/웜 기어 드라이브 시스템(lead screw/worm gear drive system)을 사용하여 선형 움직임으로 전환할 수 있습니다(그림 B 참조). 리드 또는 엄지나사의 피치는 나사의 분해능 하나가 이동하는 선형 거리입니다. 리드가 회전 당 1인치와 같다면 분해능 당 200 풀 스텝이 있게 되며 엄지나사 장치의 분해능은 스텝 당 0.005인치가 됩니다. 마이크로스테핑 방식에서 스텝 모터/드라이브 시스템을 사용하면 더 높은 분해능도 가능합니다.스테퍼 모터를 연결하기 위해서는 병렬 또는 직렬의 두 가지 방식이 존재합니다. 병렬 연결은 높은 인덕턴스를 제공하므로 낮은 속도에서 높은 회전력을 보입니다. 직렬 연결은 인덕턴스를 낮추어 빠른 속도에서 회전력이 증가합니다.스테퍼 모터 드라이버는 인덱서 또는 제어 시스템으로부터 스텝과 방향 신호를 받아서 이를 스텝 모터를 작동시키기 위한 전기 신호로 전환합니다. 모터 축의 매 스텝마다 한 번의 펄스가 필요합니다. 풀 스텝 방식에서 표준 200 스텝 모터의 경우 한 번의 회전을 완료하기 위하여 200 스텝 펄스가 필요합니다.회전 속도는 펄스 주파수와 직접적으로 비례합니다. 일부 드라이버는 모터 속도 설정을 위한 외부 아날로그 신호 또는 조이스틱을 사용할 수 있도록 해주는 내장 발진기를 갖추고 있습니다.스텝 모터의 속도와 회전력은 드라이버로부터 모터 권선까지의 전류 흐름에 기반합니다. 흐름을 억제하거나 전류가 권선에 전원을 공급하는 시간을 제한하는 요인은 인턱턴스로 알려져 있습니다. 인턱턴스의 효과는 대부분의 드라이버 회로는 모터의 정격 전압보다 더 많은 양의 전압을 공급하도록 설계되어 있습니다. 드라이버로부터의 출력 전압이 높을수록 회전력 대 속도의 수준이 올라갑니다. 일반적으로 드라이버 출력 전압(버스 전압)은 모터의 전압 등급보다 5에서 20배 더 큰 등급이어야 합니다. 모터를 손상으로부터 보호하기 위하여 스텝 모터 드라이브는 스텝 모터의 전류 등급에 전류 제한적이어야 합니다.인덱서 혹은 컨트롤러는 스텝과 방향 출력을 드라이버에 공급합니다. 대부분의 적용분야에서 인덱서는 가속, 감속 초당 스텝 그리고 거리를 포함하는 기타 제어 기능 또한 관리하여야 합니다. 인덱서는 다른 외부 신호와 상호작용 하고 이를 제어할 수 있습니다.인덱서로의 통신은 RS-232 병렬 포트를 통하여 이루어지며 일부 경우에서는 RS485 포트를 사용합니다. 어떠한 경우에도 인덱서는 호스트 컴퓨터로부터 높은 수준의 명령을 수신하여 필요한 스텝 및 방향 펄스를 드라이브에 보낼 수 있습니다.인덱서는 고, 조그, 홈, 리미트 스위치(Go, Jog, Home, Limit switch)와 같은 외부 신호원으로부터의 입력을 모니터링 하기 위한 보조 입출력을 가집니다. 인덱서는 또한 I/O 출력 핀을 통하여 다른 기기의 기능을 시작하게 할 수도 있습니다.독립 방식에서 인덱서는 호스트 컴퓨터 없이도 작동을 할 수 있습니다. 비휘발성 메모리에 일단 다운로드 되면 모션 프로그램은 키패드 또는 터치스크린과 같은 다양한 유형의 작업자 인터페이스에 의하여 혹은 보조 I/O 입력을 통한 스위치로부터 개시될 수 있습니다. 독립 스테퍼 모터 제어 시스템은 종종 드라이버와 전원 공급 그리고 스톨 감지 및 정확한 모터 위치 보상이 필요한 “폐쇄 루프” 적용분야를 위한 선택적인 인코더 피드백과 함께 제공됩니다.여러 모션 적용분야는 하나 이상의 스테퍼 모터를 제어합니다. 다축 제어 시스템이 가용한 경우 예를 들어, HUB444 작업용 허브는 최대 4대의 스테퍼 드라이브가 연결될 수 있으며 각각의 드라이브는 별도의 스테퍼 모터에 연결됩니다. 네트워크 허브는 원형 또는 선형 보간과 같은 높은 수준의 동기화를 요구하는 조직화된 움직임을 제공합니다.스테퍼 모터의 선택은 해당 적용분야의 회전력과 속도 요구사항에 따라 다릅니다. 원하는 작업을 수행할 수 있는 모터를 고르기 위하여 모터의 회전력-속도 곡선(예를 들어 그림 C와 같이 각 드라이브의 기술시방에 있습니다)을 확인하시기 바랍니다. 오메가 제품라인의 모든 스테퍼 드라이브는 드라이브에 권장되는 모터에 대한 회전력-속도 곡선을 보여줍니다. 회전력 및 속도 요구사항이 여러 대의 스테퍼 모터로 충족 가능한 경우 모션 시스템의 필요, 즉 스텝/방향, 독립형 프로그램, 아날로그 입력, 마이크로스테핑과 같은 요인에 따라 드라이브를 선택하시기 바랍니다. 그런 후에 해당 드라이브용으로 권장되는 모터 중 하나를 선태하시기 바랍니다. 권장되는 모터 목록은 스텝 모터와 드라이브 조합이 최적의 성능을 보장하기 위한 제조사의 광범위한 시험을 기반으로 만들어졌습니다.
스테퍼 모터 구조 및 작동 원리
스테퍼 모터 구조 및 작동 원리 2020년 2월 27일
스테퍼 모터 구조 및 작동 원리:
1. 스테핑 모터는 전기 펄스 신호를 각 또는 선형 변위로 변환하는 개방 루프 제어 요소입니다.. 과부하가 없는 조건에서, 모터의 속도와 정지 위치는 제어 펄스 신호의 주파수와 펄스 수에만 의존합니다..
2. 펄스 수가 많을수록, 모터 회전 각도가 클수록.
3. 펄스 주파수가 높을수록, 더 빠른 모터 속도, 그러나 최대 주파수를 초과할 수 없습니다., 그렇지 않으면 모터의 토크가 급격히 감소하고 모터가 회전하지 않습니다.
토크 발생 원리에 따라, 로 나눌 수 있다:
(1) 반응형: 로터에는 권선이 없습니다., 여기된 고정자 권선에 의해 생성된 반력 토크는 스테핑 작동을 실현합니다..
(2) 여자 유형: 고정자와 회 전자 모두 흥미로운 권선을 가지고 있습니다. (또는 로터용 영구자석강), 스테핑 작동은 전자기 토크에 의해 실현됩니다..
출력 토크에 따라, 로 나눌 수 있다:
(1) 서보 유형: 몇 퍼센트에서 몇 십분의 1의 출력 토크 (N.m) 작은 부하만 운전할 수 있음, 공작 기계 테이블과 같은 더 큰 부하를 구동하려면 유압 토크 증폭기와 함께 사용해야 합니다.
(2) 전원 유형: 출력 토크는 위 5 ~ 50 N.m, 공작 기계 테이블과 같은 더 큰 부하를 직접 구동할 수 있는.
(1) 단일 고정자 유형 (2) 이중 고정자 유형 (3) 3개의 고정자 유형 (4) 다중 고정자 유형
각 상의 권선 분포에 따라 나눌 수 있음;
(1) 방사형 분포: 모터의 위상은 원주에 따라 차례로 배열됩니다.
(2) 축 분포: 모터의 위상은 축 방향에 따라 순서대로 배열됩니다.
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