Lequel convient à votre application? Explorons les critères de décision clés, y compris la vitesse, l'accélération et les objectifs de prix.

Moteurs pas à pas

Les moteurs pas à pas se composent d'un rotor avec des aimants permanents et un stator stationnaire qui transporte les enroulements. Lorsque le courant traverse les enroulements du stator, il génère une distribution de flux magnétique qui interagit avec la distribution du champ magnétique du rotor pour appliquer une force de tournure. Les moteurs pas à pas comportent un nombre très élevé de poteau, généralement 50 ou plus. Le conducteur du moteur pas à pas dynamise chaque pôle en séquence afin que le rotor se transforme en une série d'incréments ou d'étapes. En raison du nombre de pôles très élevé, le mouvement semble continu.

En théorie, une boîte de vitesses pourrait être utilisée pour augmenter le couple, mais c'est là que la basse vitesse des moteurs pas à pas devient un problème. L'ajout d'un réducteur d'engrenage 10: 1 à un moteur pas à pas de 1 200 tr / min pourrait augmenter le couple par ordre de grandeur, mais il baissera également la vitesse à 120 tr / min. Si le moteur est utilisé pour conduire un actionneur à vis de balle ou similaire, il ne fournira probablement pas une vitesse suffisante pour satisfaire les besoins de l'application.

Les moteurs pas à pas ne sont généralement pas disponibles dans des tailles de cadre plus grandes que NEMA 34, la plupart des applications tombant dans les tailles de moteur NEMA 17 ou NEMA 23. En conséquence, il est inhabituel de trouver des moteurs pas à pas capables de produire plus de 1 000 à 2 000 pouces de couple.

Les moteurs pas à pas ont également des limitations de performances. Vous pouvez considérer un moteur pas à pas comme un système de masse de printemps. Le moteur doit casser la friction pour commencer à tourner et à déplacer la charge, à quel point le rotor n'est pas entièrement contrôlé. En conséquence, une commande pour avancer de cinq étapes ne peut entraîner que les quatre étapes du moteur - ou six.

Si le lecteur commande un moteur pour faire avancer 200 étapes, cependant, il le fera en quelques étapes, ce qui représente à ce stade une erreur de quelques pour cent. Bien que nous commandions des moteurs pas à pas avec une résolution de 25 000 et 50 000 chefs d'accusation par révolution, car le moteur est un système de masse à ressort sous charge, notre résolution typique est de 2 000 à 6 000 chefs d'accusation par révolution. Pourtant, à ces résolutions, même un mouvement en 200 étapes correspond à une fraction de degré.

L'ajout d'un encodeur permettra au système de suivre avec précision le mouvement, mais il ne sera pas en mesure de surmonter la physique de base du moteur. Pour les applications nécessitant une meilleure précision de positionnement et une résolution, les servomoteurs fournissent une meilleure solution.

Servomoteur

Comme Stepper Motors, les servomoteurs ont de nombreuses implémentations. Considérons la conception la plus courante, qui intègre un rotor avec des aimants permanents et un stator stationnaire avec les enroulements. Ici aussi, le courant crée une distribution de champ magnétique qui agit sur le rotor pour développer le couple. Les servomoteurs ont cependant des comptes de poteau significativement inférieurs à ceux des moteurs pas à pas. En conséquence, ils doivent être exécutés en boucle fermée.

L'opération en boucle fermée permet au contrôleur / entraînement de commander que la charge reste à une position spécifique, cependant, et le moteur effectuera des ajustements continus pour le maintenir là-bas. Ainsi, les servomoteurs peuvent fournir du couple de tenue de facto. Remarque, cependant, le scénario de couple à vitesse zéro dépend de la dimension du moteur correctement pour contrôler la charge et empêcher l'oscillation autour de l'emplacement commandé.

Les servomoteurs utilisent généralement des aimants en terres rares tandis que les moteurs pas à pas utilisent plus fréquemment les aimants conventionnels moins chers. Les aimants rare-terrains permettent le développement d'un couple plus élevé dans un ensemble plus petit. Les servomoteurs obtiennent également un avantage de couple de leur taille physique globale. Les diamètres du servomoteur vont généralement de NEMA 17 jusqu'à 220 mm. À la suite de ces facteurs combinés, les servomoteurs peuvent fournir des couples allant jusqu'à 250 pieds-livres.

La combinaison de la vitesse et du couple permet aux servomoteurs de fournir une meilleure accélération que les moteurs pas à pas. Ils offrent également une meilleure précision de positionnement à la suite d'un fonctionnement en boucle fermée.

Réflexions finales

Les servomoteurs offrent un avantage indéniable de performance. Cependant, en termes de répétabilité, les moteurs pas à pas peuvent être assez compétitifs. Ce point soulève une idée fausse commune sur les moteurs pas à pas, qui est le mythe du mouvement perdu. Comme nous en avons discuté précédemment, la nature de masse-ressort d'un moteur pas à pas peut entraîner quelques étapes perdues. Étant donné que le lecteur commandant le stepper pour se déplacer vers un emplacement angulaire, les étapes perdues ne sont cependant pas reportées de rotation à la rotation. Rotation à la rotation, les moteurs pas à pas sont très reproductibles. Recherchez une discussion plus détaillée de ce sujet dans un futur article de blog.

La discussion ci-dessus nous amène à une différenciation clé finale entre les axes pas à pas et les axes de servo, ce qui est le coût. Les moteurs pas à pas ne nécessitent généralement pas de rétroaction, ils utilisent des aimants moins chers et incorporent rarement des boîtes de vitesses. En raison du nombre élevé de pôles et de leur capacité à générer un couple de maintien, ils consomment moins de puissance à une vitesse zéro. En conséquence, un moteur pas à pas peut être à la hauteur d'un ordre de grandeur moins cher qu'un servomoteur comparable.

Pour résumer, les moteurs pas à pas sont de bonnes solutions pour les applications à faible vitesse, à faible accélération et aux exigences de faible précision. Les moteurs pas à pas ont également tendance à être compacts et peu coûteux. Cela fait de ces moteurs un bon ajustement pour les applications de fabrication médicale, biotechnologique, de sécurité et de défense et de semi-conducteurs. Les servomoteurs sont un meilleur choix pour les systèmes nécessitant une vitesse élevée, une accélération élevée et une grande précision. Le compromis est un coût et une complexité plus élevés. Les servomoteurs sont généralement utilisés dans l'emballage, la conversion, le traitement Web et les applications similaires.

Lorsque votre demande pardonne mais que votre budget ne l'est pas, considérez un moteur pas à pas. Si la performance est l'aspect le plus important, un servomoteur fera le travail mais soyez prêt à payer plus.