At vælge mellem en servomotor og en stepmotor kan være noget af en udfordring, der involverer afbalanceringen af flere designfaktorer. Omkostningsovervejelser, drejningsmoment, hastighed, acceleration og drivkredsløb spiller alle en rolle i valget af den bedste motor til din applikation. Vi har gennemgået deres anvendelser og styrker for at hjælpe dig med at vælge den rigtige motor til din applikation.
Overordnede resultater
- 50 til 100 magnetiske par
- Lettere at kontrollere
- Mere fleksibilitet og præcision
- Bedre ved lave hastigheder
- Fire til 12 magnetiske par
- Færre stop
- Kan kræve en roterende encoder
- Bedre ved højere hastigheder
Stepper- og servomotorer adskiller sig på to vigtige måder: deres grundlæggende konstruktion og deres kontrolmidler. Begge giver rotationskraft til at flytte et system. Stepmaskiner har flere trin eller positioner, som motoren kan holde.
Samlet set er servomotorer bedst til applikationer med høj hastighed og højt drejningsmoment. Steppermotorens design giver et konstant holdemoment uden behov for, at motoren skal drives. Drejningsmomentet for en stepmotor ved lave hastigheder er større end en servomotor af samme størrelse. Servoer kan dog opnå en højere samlet hastighed.
Antal trin: Stepmotorer tilbyder mere variation
- Flere magnetiske par, hvilket betyder flere trin
- Nemmere at nå et bestemt trin
- Færre magnetiske par
- Mindre let at gå til en præcis placering
Steppermotorer har typisk 50 til 100 magnetiske par af nord- og sydpoler genereret enten af en permanent magnet eller en elektrisk strøm. Til sammenligning har servomotorer færre poler, ofte 4 til 12 i alt.
Hver tilbyder et naturligt stoppunkt for motorakslen. Det større antal stop gør det muligt for en stepmotor at bevæge sig præcist og præcist mellem hvert stop og tillader den at fungere uden nogen positionsfeedback til mange applikationer. Servomotorer kræver ofte en roterende encoder for at holde styr på motorakslens position, især hvis den skal lave præcise bevægelser.
Køremekanisme: Stepmaskiner er mere præcise
- Nemmere at køre til en bestemt position
-
Find endelig position baseret på antallet af trin
- Sværere at styre præcist
- Læs slutposition baseret på justering af nuværende
At køre en stepmotor til en præcis position er meget enklere end at køre en servomotor. Med en stepmotor vil en enkelt drivimpuls flytte motorakslen et trin, fra den ene pol til den næste. Da trinstørrelsen af en given motor er fastsat til en vis mængde rotation, er flytning til en præcis position et spørgsmål om at sende det rigtige antal impulser.
I modsætning hertil læser servomotorer forskellen mellem den aktuelle encoderposition og den position, de blev kommanderet til, og justerer den nødvendige strøm for at flytte til den korrekte position. Med nutidens digitale elektronik er stepmotorer meget nemmere at styre end servomotorer.
Ydeevne: Servoer er bedre ved høje hastigheder
- Lavere maksimale RPM (omkring 2.000)
- Mindre drejningsmoment tilgængeligt ved højere hastigheder
-
Kan køre med meget højere hastigheder
- Mister ikke drejningsmoment med RPM
For applikationer, der kræver høj hastighed og højt drejningsmoment, skinner servomotorer. Stepmotorer topper omkring hastigheder på 2.000 RPM, mens servomotorer er tilgængelige mange gange hurtigere. Servomotorer bibeholder også deres drejningsmoment ved høj hastighed, op til 90 % af det nominelle drejningsmoment er tilgængelig fra en servo ved høj hastighed.
Servoer er mere effektive end stepmotorer med effektiviteter mellem 80-90 %. En servomotor kan levere omtrent det dobbelte af deres nominelle drejningsmoment i korte perioder, hvilket giver en brønd med kapacitet at trække fra, når det er nødvendigt. Derudover er servomotorer støjsvage, fås i AC- og DC-drev og vibrerer ikke eller lider af resonansproblemer.
Steppermotorer mister en betydelig del af deres drejningsmoment, når de nærmer sig deres maksimale førerhastighed. Et tab på 80 % af det nominelle drejningsmoment ved 90 % af den maksimale hastighed er typisk. Stepmotorer er heller ikke så gode som servomotorer til at accelerere en belastning. Forsøg på at accelerere en belastning for hurtigt, hvor stepperen ikke kan generere nok drejningsmoment til at gå videre til næste trin før den næste drivimpuls, vil resultere i et springet trin og et tab i position.
Endelig dom
Valg af den bedste motor til din applikation afhænger af nogle få vigtige designkriterier for dit system, herunder omkostninger, krav til positionsnøjagtighed, drejningsmomentkrav, tilgængelighed af drivkraft og accelerationskrav.
Steppermotorer er bedre egnede til anvendelser med lavere acceleration og højt holdemoment. Servomotorer er i stand til at levere mere kraft end stepmotorer, men kræver meget mere komplekse drivkredsløb og positionsfeedback for nøjagtig positionering. De kræver ofte gearkasser, især til drift med lavere hastighed. Kravet om gearkasse og positionskoder gør servomotordesign mere mekanisk komplekst og øger vedligeholdelseskravene til systemet.
Hvis positionsnøjagtighed er afgørende, må belastningen på motoren enten aldrig overstige dens moment, eller stepperen skal kombineres med en positionskoder for at sikre nøjagtigheden. Stepmotorer lider også af vibrations- og resonansproblemer. Ved visse hastigheder, delvist afhængigt af belastningsdynamikken, kan en stepmotor komme i resonans og være ude af stand til at drive belastningen. Dette resulterer i springede trin, motorer, der går i stå, overdreven vibration og støj.