Изборът между серво мотор и стъпков двигател може да бъде доста предизвикателство, включващо балансирането на няколко конструктивни фактора. Съображения за цена, въртящ момент, скорост, ускорение и задвижващи схеми играят роля при избора на най-добрия двигател за вашето приложение. Прегледахме техните употреби и силни страни, за да ви помогнем да изберете правилния двигател за вашето приложение.
Общи констатации
- 50 до 100 магнитни двойки
- По-лесно управление
- Повече гъвкавост и прецизност
- По-добре при ниски скорости
- Четири до 12 магнитни двойки
- По-малко спирки
- Може да изисква въртящ се енкодер
- По-добре при по-високи скорости
Стъпковите и серво моторите се различават по два ключови начина: основната им конструкция и средствата им за управление. И двете осигуряват сила на въртене за движение на система. Степерите имат повече стъпки или позиции, които моторът може да задържи.
Като цяло, серво моторите са най-добри за приложения с висока скорост и висок въртящ момент. Дизайнът на стъпковия двигател осигурява постоянен задържащ въртящ момент, без да е необходимо двигателят да се захранва. Въртящият момент на стъпков двигател при ниски скорости е по-голям от серво мотор със същия размер. Сервомоторите обаче могат да постигнат по-висока обща скорост.
Брой стъпки: стъпковите двигатели предлагат повече разнообразие
- Повече магнитни двойки, което означава повече стъпки
- По-лесно достигане до конкретна стъпка
- По-малко магнитни двойки
- По-малко лесно да отидете до точно местоположение
Стъпковите двигатели обикновено имат 50 до 100 магнитни двойки северни и южни полюси, генерирани или от постоянен магнит, или от електрически ток. За сравнение, серво моторите имат по-малко полюси, често общо 4 до 12.
Всеки предлага естествена точка на спиране на вала на двигателя. По-големият брой спирания позволява на стъпковия двигател да се движи точно и прецизно между всеки и му позволява да работи без обратна връзка за позицията за много приложения. Серво моторите често изискват ротационен енкодер, за да следят позицията на вала на двигателя, особено ако трябва да прави прецизни движения.
Задвижващ механизъм: Степерите са по-прецизни
-
По-лесно шофиране до определена позиция
- Намерете крайната позиция въз основа на броя стъпки
- По-трудно се контролира точно
- Прочетете крайната позиция въз основа на коригиране на текущия
Задвижването на стъпков двигател до точна позиция е много по-лесно от задвижването на серво мотор. При стъпков двигател единичен задвижващ импулс ще премести вала на двигателя една стъпка, от един полюс към следващия. Тъй като размерът на стъпката на даден двигател е фиксиран при определено количество въртене, преместването до точна позиция е въпрос на изпращане на правилния брой импулси.
За разлика от тях, серво моторите отчитат разликата между текущата позиция на енкодера и позицията, която им е зададена, и регулират тока, необходим за преместване в правилната позиция. С днешната цифрова електроника стъпковите двигатели се управляват много по-лесно от серво моторите.
Ефективност: Сервомашините са по-добри при високи скорости
-
По-ниски максимални обороти (около 2 000)
- Наличен по-малък въртящ момент при по-високи скорости
- Може да работи с много по-високи скорости
- Не губи въртящ момент с RPM
За приложения, които изискват висока скорост и висок въртящ момент, серво моторите блестят. Стъпковите двигатели достигат пикови скорости около 2000 RPM, докато серво моторите са налични многократно по-бързо. Серво моторите също поддържат номиналния си въртящ момент при висока скорост, до 90% от номиналния въртящ момент е достъпен от серво при висока скорост.
Серво моторите са по-ефективни от стъпковите двигатели, с ефективност между 80-90%. Сервомоторът може да достави приблизително два пъти повече от номиналния въртящ момент за кратки периоди, осигурявайки достатъчен капацитет за черпене, когато е необходимо. В допълнение, серво моторите са тихи, налични са в AC и DC задвижване и не вибрират или страдат от проблеми с резонанс.
Стъпковите двигатели губят значителна част от своя въртящ момент, когато се доближат до максималната си скорост на задвижване. Типична е загуба от 80% от номиналния въртящ момент при 90% от максималната скорост. Стъпковите двигатели също не са толкова добри, колкото серво моторите при ускоряване на товар. Опитът да се ускори товар твърде бързо, когато степерът не може да генерира достатъчно въртящ момент, за да премине към следващата стъпка преди следващия импулс на задвижване, ще доведе до пропусната стъпка и загуба на позиция.
Окончателна присъда
Изборът на най-добрия двигател за вашето приложение зависи от няколко ключови проектни критерия за вашата система, включително цена, изисквания за позиционна точност, изисквания за въртящ момент, наличност на задвижваща мощност и изисквания за ускорение.
Стъпковите двигатели са по-подходящи за приложения с по-ниско ускорение и висок задържащ въртящ момент. Серво моторите са в състояние да доставят повече мощност от стъпковите двигатели, но изискват много по-сложни схеми на задвижване и позиционна обратна връзка за точно позициониране. Те често изискват скоростни кутии, особено за работа с по-ниски обороти. Изискването за скоростна кутия и позиционен енкодер прави конструкциите на серво моторите по-сложни механично и увеличава изискванията за поддръжка на системата.
Ако позиционната точност е от съществено значение, или натоварването на двигателя никога не трябва да надвишава неговия въртящ момент, или степерът трябва да се комбинира с позиционен енкодер, за да се гарантира точност. Стъпковите двигатели също страдат от проблеми с вибрациите и резонанса. При определени скорости, частично в зависимост от динамиката на натоварването, стъпковият двигател може да влезе в резонанс и да не може да управлява товара. Това води до пропускане на стъпки, блокирали двигатели, прекомерни вибрации и шум.
