أيهما مناسب لتطبيقك؟ دعونا نستكشف معايير القرار الرئيسية بما في ذلك السرعة والتسارع والسعر المستهدف.

المحركات السائر

تتكون محركات السائر من عضو دوار مزود بمغناطيس دائم وعضو ثابت يحمل اللفات. عندما يمر التيار عبر ملفات الجزء الثابت، فإنه يولد توزيع التدفق المغناطيسي الذي يتفاعل مع توزيع المجال المغناطيسي للجزء المتحرك لتطبيق قوة الدوران. تتميز المحركات الخطوية بعدد أقطاب مرتفع جدًا، عادةً 50 أو أكثر. يقوم محرك المحرك السائر بتنشيط كل قطب بالتسلسل بحيث يدور الدوار في سلسلة من الزيادات أو الخطوات. ونظرًا لعدد الأقطاب المرتفع جدًا، تبدو الحركة مستمرة.

من الناحية النظرية، يمكن استخدام علبة التروس لزيادة عزم الدوران، ولكن هنا تصبح السرعة المنخفضة للمحركات السائر مشكلة. إن إضافة مخفض تروس بنسبة 10:1 إلى محرك متدرج بسرعة 1200 دورة في الدقيقة قد يؤدي إلى زيادة عزم الدوران بمقدار كبير ولكنه سيؤدي أيضًا إلى خفض السرعة إلى 120 دورة في الدقيقة. إذا تم استخدام المحرك لتشغيل مشغل لولبي كروي أو ما شابه، فمن المحتمل ألا يوفر سرعة كافية لتلبية احتياجات التطبيق.

لا تتوفر محركات السائر بشكل عام في أحجام إطارات أكبر من NEMA 34، حيث تقع معظم التطبيقات في أحجام المحركات NEMA 17 أو NEMA 23. ونتيجة لذلك، فمن غير المعتاد العثور على محركات سائر قادرة على إنتاج أكثر من 1000 إلى 2000 أونصة بوصة من عزم الدوران.

المحركات السائر لها أيضًا قيود على الأداء. يمكنك التفكير في محرك السائر كنظام كتلة زنبركية. يحتاج المحرك إلى كسر الاحتكاك لبدء الدوران وتحريك الحمل، وعند هذه النقطة لا يتم التحكم في الدوار بشكل كامل. ونتيجة لذلك، فإن الأمر بالتقدم بمقدار خمس خطوات قد يؤدي فقط إلى دوران المحرك أربع خطوات - أو ستة.

ومع ذلك، إذا أمر محرك الأقراص المحرك بالتقدم 200 خطوة، فإنه سيفعل ذلك خلال بضع خطوات فقط، وهو ما يمثل عند هذه النقطة خطأً بنسبة قليلة في المائة. على الرغم من أننا نتحكم في محركات السائر بدقة تتراوح عادة بين 25000 و50000 عدد لكل دورة، نظرًا لأن المحرك عبارة عن نظام كتلة زنبركية تحت الحمل، فإن دقة الوضوح النموذجية لدينا هي 2000 إلى 6000 عدد لكل دورة. ومع ذلك، عند هذه الدقة، حتى الحركة بمقدار 200 خطوة تقابل جزءًا من الدرجة.

ستؤدي إضافة جهاز تشفير إلى تمكين النظام من تتبع الحركة بدقة، لكنه لن يتمكن من التغلب على الفيزياء الأساسية للمحرك. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب دقة ودقة محسنة لتحديد المواقع، توفر المحركات المؤازرة حلاً أفضل.

المحركات المؤازرة

مثل المحركات السائر، فإن المحركات المؤازرة لها العديد من التطبيقات. دعونا نفكر في التصميم الأكثر شيوعًا، والذي يتضمن عضوًا دوارًا مزودًا بمغناطيس دائم وعضوًا ثابتًا مع اللفات. هنا أيضًا، يخلق التيار توزيعًا للمجال المغناطيسي الذي يعمل على الجزء الدوار لتطوير عزم الدوران. ومع ذلك، تحتوي المحركات المؤازرة على عدد أقطاب أقل بكثير من المحركات السائر. ونتيجة لذلك، يجب تشغيلها في حلقة مغلقة.

يتيح تشغيل الحلقة المغلقة لوحدة التحكم/المحرك أن تأمر بأن يظل الحمل في موضع معين، وسيقوم المحرك بإجراء تعديلات مستمرة لتثبيته هناك. وبالتالي، يمكن للمحركات المؤازرة أن توفر عزم دوران فعليًا. ومع ذلك، لاحظ أن سيناريو عزم الدوران ذو السرعة الصفرية يعتمد على حجم المحرك بشكل صحيح للتحكم في الحمل ومنع التذبذب حول الموقع المطلوب.

تستخدم المحركات المؤازرة عادةً مغناطيسات أرضية نادرة بينما تستخدم المحركات السائر في كثير من الأحيان مغناطيسات تقليدية أقل تكلفة. تتيح المغناطيسات الأرضية النادرة تطوير عزم دوران أعلى في حزمة أصغر. تكتسب المحركات المؤازرة أيضًا ميزة عزم الدوران من حجمها المادي الإجمالي. تتراوح أقطار محرك سيرفو عادةً من NEMA 17 حتى 220 مم. نتيجة لهذه العوامل مجتمعة، يمكن للمحركات المؤازرة أن توفر عزم دوران يصل إلى 250 رطلًا.

إن الجمع بين السرعة وعزم الدوران يمكّن المحركات المؤازرة من توفير تسارع أفضل من المحركات السائر. كما أنها توفر دقة محسنة لتحديد المواقع نتيجة لعملية الحلقة المغلقة.

الأفكار النهائية

توفر المحركات المؤازرة ميزة أداء لا يمكن إنكارها. ومع ذلك، من حيث التكرار، يمكن أن تكون المحركات السائر قادرة على المنافسة تمامًا. تثير هذه النقطة مفهومًا خاطئًا شائعًا حول المحركات السائر، وهو أسطورة الحركة المفقودة. كما ناقشنا سابقًا، فإن طبيعة الزنبرك الكتلي للمحرك السائر قد تؤدي إلى فقدان بعض الخطوات. نظرًا لأن المحرك يأمر السائر بالانتقال إلى موقع زاوي، فإن الخطوات المفقودة لا يتم نقلها من دوران إلى دوران. من الدوران إلى الدوران، فإن محركات السائر قابلة للتكرار بدرجة كبيرة. ابحث عن مناقشة أكثر تفصيلاً حول هذا الموضوع في منشور مدونة مستقبلي.

تقودنا المناقشة أعلاه إلى التمييز الرئيسي النهائي بين محاور السائر ومحاور المؤازرة، وهي التكلفة. لا تحتاج المحركات السائرة عادةً إلى ردود فعل، فهي تستخدم مغناطيسات أقل تكلفة، ونادرًا ما تشتمل على علب تروس. ونظرًا لعدد الأقطاب المرتفع وقدرتها على توليد عزم الدوران، فإنها تستهلك طاقة أقل عند السرعة صفر. ونتيجة لذلك، يمكن أن يكون محرك السائر أقل تكلفة من محرك سيرفو مماثل.

لتلخيص ذلك، تعد المحركات السائر حلولًا جيدة للتطبيقات ذات السرعة المنخفضة والتسارع المنخفض ومتطلبات الدقة المنخفضة. تميل المحركات السائرة أيضًا إلى أن تكون مدمجة وغير مكلفة. وهذا يجعل هذه المحركات مناسبة تمامًا للتطبيقات الطبية والتقنية الحيوية والأمن والدفاع وتطبيقات تصنيع أشباه الموصلات. تعد المحركات المؤازرة خيارًا أفضل للأنظمة التي تتطلب سرعة عالية وتسارعًا عاليًا ودقة عالية. المقايضة هي تكلفة وتعقيد أعلى. تُستخدم المحركات المؤازرة عادةً في التغليف والتحويل ومعالجة الويب والتطبيقات المماثلة.

عندما يكون طلبك متسامحًا ولكن ميزانيتك ليست كذلك، ففكر في محرك متدرج. إذا كان الأداء هو الجانب الأكثر أهمية، فإن محرك سيرفو سوف يقوم بالمهمة ولكنه يكون مستعدًا لدفع المزيد.