Valg mellem en servomotor og en stepper motor kan være en ganske udfordring, der indebærer balancering af flere designfaktorer. Omkostningsovervejelser, drejningsmoment, hastighed, acceleration og kørsel kredsløb spiller alle en rolle ved valg af den bedste motor til din applikation.
Grundforskelle mellem stepper og servomotorer
Stepper- og servomotorer adskiller sig på to vigtige måder, i deres grundlæggende konstruktion og hvordan de styres. Steppermotorer har et stort antal poler, magnetiske par nord- og sydpoler genereret enten af en permanent magnet eller en elektrisk strøm, typisk 50 til 100 poler. Til sammenligning har servomotorer meget få poler, ofte 4 til 12 i alt. Hver pol giver et naturligt stoppunkt for motorakslen. Jo større antal poler gør det muligt for en stepper motor at bevæge sig præcist og præcist mellem hver stolpe og tillader en stepper at blive betjent uden nogen positionsfeedback til mange anvendelser. Servomotorer kræver ofte en positionskoder for at holde styr på motorakslens position, især hvis der kræves præcise bevægelser.
At køre en stepper motor til en præcis position er meget enklere end at køre en servomotor. Med en trinmotor vil en enkelt drivpuls bevæge motorakslen et trin, fra en pol til den næste. Da trinstørrelsen af en given motor er fastgjort til en vis grad af rotation, er det simpelthen et spørgsmål om at sende det rigtige antal pulser til en præcis position. I modsætning hertil læser servomotorer forskellen mellem den aktuelle encoderposition og den position, de blev beordret til, og bare den strøm, der kræves for at bevæge sig til den korrekte position. Med dagens digitale elektronik er steppermotorer meget lettere at styre end servomotorer.
Stepper Fordele
Stepper motorer tilbyder flere fordele i forhold til servomotorer ud over det større antal poler og lettere drevstyring. Designet af steppermotoren giver et konstant drejningsmoment uden at det er nødvendigt for motoren at blive drevet. Drejningsmomentet for en stepper motor med lave hastigheder er større end en servomotor af samme størrelse. En af de største fordele ved stepper motors er deres relativt lave omkostninger og tilgængelighed.
Servo Fordele
Til applikationer, hvor der kræves højhastighed og højt drejningsmoment, skinner servomotorerne. Stepper motorer springer rundt om hastigheder på 2.000 omdr./min., Mens servomotorer er tilgængelige mange gange hurtigere. Servomotorer opretholder også deres momentvurdering ved høj hastighed. Op til 90% af det nominelle drejningsmoment er tilgængelig fra en servo med høj hastighed. Servomotorer er også mere effektive end steppermotorer med effektivitet mellem 80-90%. En servomotor kan levere ca. to gange deres nominelle drejningsmoment i korte perioder, hvilket giver en kapacitet til at trække fra, når det er nødvendigt. Derudover er servomotorer stille, fås i AC- og DC-drev, og vibrerer ikke eller lider af resonansproblemer.
Stepper Begrænsninger
For alle deres fordele har steppermotorer nogle begrænsninger, der kan forårsage betydelige implementerings- og driftsproblemer afhængigt af din applikation. Stepper motorer har ikke nogen reservekraft. Faktisk mister steppermotorer en betydelig del af deres drejningsmoment, da de nærmer sig deres maksimale førerhastighed. Et tab på 80% af det nominelle drejningsmoment ved 90% af den maksimale hastighed er typisk. Stepper motorer er heller ikke så gode som servomotorer ved at accelerere en belastning. Forsøger at accelerere en belastning for hurtigt, hvor steppen ikke kan generere nok drejningsmoment til at bevæge sig til næste trin før næste drevpuls, resulterer i et hoppet trin og et tab i position. Hvis positionsnøjagtigheden er afgørende, må lasten på motoren aldrig overstige momentet, eller stigen skal kombineres med en positionskoder for at sikre positionsnøjagtigheden. Steppermotorer lider også af vibrationer og resonansproblemer. Ved visse hastigheder, som delvis afhænger af belastningsdynamikken, kan en trinmotor indtaste resonans og ikke være i stand til at køre lasten.
Dette resulterer i oversprøjtede trin, standsede motorer, for stor vibration og støj.
Servo begrænsninger
Servomotorer er i stand til at levere mere strøm end steppermotorer, men kræver meget mere komplekst drivkredsløb og positionsfeedback for nøjagtig positionering. Servomotorer er også meget dyrere end steppermotorer og er ofte sværere at finde. Servomotorer kræver ofte gearkasser, især til lavere hastighed. Kravet på en gearkasse og positionscoder gør servomotorens design mere mekanisk kompleks og øger vedligeholdelseskravene til systemet. Til toppen af alt er servomotorer dyrere end steppermotorer, før de tilføjes på bekostning af en positionscoder.
Resumé
Valg af den bedste motor til din ansøgning afhænger af nogle få nøgleudformningskriterier for dit system, herunder omkostninger, positionskrav til nøjagtighed, momentkrav, drevkrafttilgængelighed og accelerationskrav. Overordnet set er servomotorer bedst til højhastighedstog, højmoment applikationer, mens steppermotorer er bedre egnet til lavere acceleration, høje drejningsmomentapplikationer.
