Kumpi sopii sovellukseesi? Tutkitaan tärkeimpiä päätöksentekoperusteita, mukaan lukien nopeus, kiihtyvyys ja hintatavoitteet.

Stepper moottorit

Askelmoottorit koostuvat kestomagneeteilla varustetusta roottorista ja kiinteästä staattorista, joka kuljettaa käämityksiä. Kun virta kulkee staattorin käämien läpi, se muodostaa magneettivuon jakauman, joka on vuorovaikutuksessa roottorin magneettikentän jakauman kanssa kääntövoiman kohdistamiseksi. Askelmoottoreissa on erittäin korkea napaluku, tyypillisesti 50 tai enemmän. Askelmoottorin ohjain jännittää jokaista napaa peräkkäin niin, että roottori pyörii sarjassa lisäyksiä tai askeleita. Erittäin suuren napaluvun vuoksi liike näyttää jatkuvalta.

Teoriassa vaihteistoa voitaisiin käyttää lisäämään vääntömomenttia, mutta tässä vaiheessa askelmoottoreiden alhainen nopeus tulee ongelmaksi. 10:1-vaihteiston lisääminen 1200 rpm:n askelmoottoriin saattaa lisätä vääntömomenttia suuruusluokkaa, mutta se myös laskee nopeuden 120 rpm:ään. Jos moottoria käytetään kuularuuvitoimilaitteen tai vastaavan käyttämiseen, se ei todennäköisesti anna riittävää nopeutta sovelluksen tarpeisiin.

Askelmoottoreita ei yleensä ole saatavana NEMA 34 -kokoa suurempina runkokokoina, ja useimmat sovellukset kuuluvat NEMA 17- tai NEMA 23 -moottorikokoihin. Tämän seurauksena on epätavallista löytää askelmoottoreita, jotka pystyvät tuottamaan yli 1 000 - 2 000 unssia tuumaa vääntömomenttia.

Askelmoottoreilla on myös suorituskykyrajoituksia. Voit ajatella askelmoottoria jousimassajärjestelmänä. Moottorin on katkaistava kitka aloittaakseen pyörimisen ja siirtääkseen kuormaa, jolloin roottori ei ole täysin hallinnassa. Seurauksena on, että komento edetä viisi askelta eteenpäin voi johtaa siihen, että moottori pyörii vain neljä askelta – tai kuusi.

Jos taajuusmuuttaja kuitenkin käskee moottoria etenemään 200 askelta, se tekee sen vain muutaman askeleen sisällä, mikä tuossa vaiheessa edustaa muutaman prosentin virhettä. Vaikka ohjaamme askelmoottoreita, joiden resoluutio on tyypillisesti 25 000 - 50 000 laskua kierrosta kohti, koska moottori on jousimassajärjestelmä kuormitettuna, tyypillinen resoluutiomme on 2 000 - 6 000 laskua kierrosta kohti. Silti näillä resoluutioilla jopa 200 askeleen liike vastaa asteen murto-osaa.

Enkooderin lisääminen mahdollistaa järjestelmän seurannan tarkasti liikettä, mutta se ei voi voittaa moottorin perusfysiikkaa. Parempaa paikannustarkkuutta ja resoluutiota vaativiin sovelluksiin servomoottorit tarjoavat paremman ratkaisun.

Servo moottorit

Kuten askelmoottoreissa, servomoottoreilla on monia toteutuksia. Tarkastellaan yleisintä rakennetta, jossa on roottori kestomagneeteilla ja kiinteä staattori käämeineen. Myös tässä virta muodostaa magneettikentän jakautumisen, joka vaikuttaa roottoriin vääntömomentin kehittämiseksi. Servomoottoreilla on kuitenkin huomattavasti pienempi napojen lukumäärä kuin askelmoottoreilla. Seurauksena on, että ne on ajettava suljetussa kierrossa.

Suljetun silmukan toiminta mahdollistaa ohjaimen/käytön käskyn, että kuorma pysyy tietyssä paikassa, ja moottori tekee jatkuvat säädöt pitääkseen sen siellä. Siten servomoottorit voivat tuottaa de facto pitovääntömomentin. Huomaa kuitenkin, että nollanopeuksinen vääntömomentin skenaario riippuu siitä, että moottori on mitoitettu oikein kuorman ohjaamiseksi ja värähtelyn estämiseksi käsketyn sijainnin suhteen.

Servomoottorit käyttävät tyypillisesti harvinaisten maametallien magneetteja, kun taas askelmoottorit käyttävät useammin halvempia tavanomaisia ​​magneetteja. Harvinaisten maametallien magneetit mahdollistavat suuremman vääntömomentin kehittämisen pienemmässä paketissa. Servomoottorit saavat myös vääntömomenttiedun kokonaisfyysisestä koostaan. Servomoottorien halkaisijat vaihtelevat tyypillisesti NEMA 17:stä aina 220 mm:iin asti. Näiden yhdistettyjen tekijöiden seurauksena servomoottorit voivat tuottaa jopa 250 jalka-naulan vääntömomentteja.

Nopeuden ja vääntömomentin yhdistelmä mahdollistaa servomoottorien kiihtyvyyden paremman kuin askelmoottorit. Ne tarjoavat myös paremman paikannustarkkuuden suljetun silmukan toiminnan ansiosta.

Viimeisiä ajatuksia

Servomoottorit tarjoavat kiistattoman suorituskykyedun. Toistettavuuden kannalta askelmoottorit voivat kuitenkin olla melko kilpailukykyisiä. Tämä kohta tuo esiin yleisen väärän käsityksen askelmoottoreista, joka on myytti liikkeen katoamisesta. Kuten aiemmin keskustelimme, askelmoottorin massajousiluonne voi johtaa muutaman askeleen menettämiseen. Koska taajuusmuuttaja käskee stepperiä siirtymään kulmikkaaseen paikkaan, kadonneet askeleet eivät kuitenkaan siirry kierrosta kiertoon. Pyöriminen kiertoon, askelmoottorit ovat erittäin toistettavia. Tarkempaa keskustelua tästä aiheesta löytyy tulevasta blogikirjoituksesta.

Yllä oleva keskustelu vie meidät lopulliseen erotukseen askelakseleiden ja servoakseleiden välillä, mikä on kustannuksia. Askelmoottorit eivät yleensä vaadi palautetta, ne käyttävät halvempia magneetteja ja niissä on harvoin vaihdelaatikkoa. Suuren napamäärän ja niiden kyvyn synnyttää pitovääntömomentin ansiosta ne kuluttavat vähemmän tehoa nollanopeudella. Tämän seurauksena askelmoottori voi olla jopa suuruusluokkaa halvempi kuin vastaava servomoottori.

Yhteenvetona voidaan todeta, että askelmoottorit ovat hyviä ratkaisuja sovelluksiin, joissa on alhainen nopeus, alhainen kiihtyvyys ja alhainen tarkkuus. Askelmoottorit ovat myös yleensä kompakteja ja edullisia. Tämän ansiosta nämä moottorit sopivat hyvin lääketieteen, biotekniikan, turvallisuuden ja puolustuksen sekä puolijohdevalmistuksen sovelluksiin. Servomoottorit ovat parempi valinta järjestelmiin, jotka vaativat suurta nopeutta, suurta kiihtyvyyttä ja suurta tarkkuutta. Kompromissi on korkeampi hinta ja monimutkaisuus. Servomoottoreita käytetään tyypillisesti pakkaamisessa, muuntamisessa, verkonkäsittelyssä ja vastaavissa sovelluksissa.

Kun hakemuksesi on anteeksiantava, mutta budjettisi ei, harkitse askelmoottoria. Jos suorituskyky on tärkein näkökohta, servomoottori tekee työn, mutta on valmis maksamaan enemmän.