48V電源での動作テスト

48V電源を手に入れたのでステッピングモーターを駆動させてみての結果を共有します。

ステッピングモーターは回転数が上がると電流が流しにくくなり、トルクが落ちる特性があります。
電源電圧を上げることで、それを乗り越えやすくなるので、高速移動や高加速度でのトルクが落ちにくくなるはずです。
逆に低速では恩恵は少ないかもしれません。

注意:24V電源に対して電圧が倍に上がるため、機器や人体に与える危険度も上がります。
もし試す場合は繋いでいる周辺機器の許容電圧及び感電に十分に注意してください。

Duet3 6HCはv1.02以降の基板は電源電圧48V対応です。(Duet3 6HC v1.02より前、Duet3 mini5+、CNCxPROは48V非対応です)

実験環境

  • Duet3 6HC v1.02
  • 小さい方ステッピングモーター駆動
  • モーター電流:2000mA
  • マイクロステップ 1/8
  • リードスクリュー8mm
  • step/mm = 200
  • 加速度試験ではジャーク速度(瞬間速度変化許容量)は60mm/min固定
  • ガントリープレート上に重りとしてステッピングモーター(約1.2kg)を置く

実験内容

  • 移動距離150mm 5往復
  • 送り速度を固定し加速度を上げていって脱調するまで動かす
  • 24Vと48Vそれぞれで確認
  • CNCで使う速さよりも速めの送り速度の範囲でチェック

使ったマクロと結果データ

実験の様子

加速度F20,000mm/min固定、加速度1000mm/s2から増加させ7000mm/s2で脱調

結果

グラフの線は適当にひいたものです。

24V

48V

実験したF6000あたりの低速(普段の送り速度に比べるとかなり高速ですが)では24Vも48Vも同程度の加速度上限に思います。
送り速度が違うのに連続して同じ加速度で脱調しているのでおそらく、モーターが出せるトルク以上の加速度になっているため脱調しているのかと思います。

グラフ右側の右肩下がり部は高回転域が高速回転のために電流が流れにくくなった結果、トルクが落ちて脱調している部分かと思います。
このグラフ右側部においては48Vの方が脱調する加速度が高い(=トルクが出ている)結果でした。

まとめ

高速送り+高加速を狙う場合は48Vは有効だと思います。
ですが、CNCで使う場合は高剛性マシンでもない限りは送り速度を早くすることはないと思うので、24Vでも十分有効のように思います。

今回より低速域での実験はしなかったので、機会があれば低速でも確認してみようと思います

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