Servomoottorien ja askelmoottorien ero

Servo- ja askelmoottorit ovat molemmat yleisiä sähköisiä toimilaitteita, joita käytetään tarkan paikan, nopeuden ja vääntömomentin ohjaukseen. Niillä on perustavanlaatuisia eroja rakenteessa, toimintaperiaatteessa ja suorituskykyominaisuuksissa.
I. Toimintaperiaate ja rakenne
Sähkömoottori:
Rakenne: Se koostuu moottoriunitasta (yleensä pysyväismagneettinen synkronimoottori), korkean tarkkuuden asemantunnistimesta (kuten enkooderi) ja ajastimesta, muodostaen suljetun säätöpiirin järjestelmän.
Toimintaperiaate: Kuljettaja vastaanottaa pulssisekvenssin ja suuntasignaalin ohjaimelta ja käyttää moottoria pyörimään. Moottorin akselin päässä oleva enkooderi tunnistaa roottorin aseman ja nopeuden reaaliaikaisesti ja palauttaa signaalit kuljettajalle. Kuljettaja vertaa takaisinkytkentäsignaalia komentosignaaliin, laskee virheen ja säätää lähtöä poistaakseen tämän virheen.
Vaiheistusmoottori:
Rakenne: Koostuu moottorikunnosta (monivaiheiset käämit statorissa ja pysyvä magneetti tai reaktiivisydämen roottori) ja avoimen silmukan kuljettimesta.
Toimintaperiaate: Kuljettaja vastaanottaa pulssisignaalit ja kytkentää vuorotellen moottorin vaiheiden käämit virtaan, jolloin roottori pyörii askel askeleelta tietyn kulman (askelkulma). Sen toiminta ei perustu asemantakaisinkytkentään, vaan se on avoimen silmukan ohjaus.
II. Ohjaustapa
Servomoottori: Käytetään suljettua ohjausjärjestelmää. Järjestelmä vastaanottaa jatkuvasti takaisinkytkentää reaaliaikaiseen korjaukseen, varmistaen että lähtö on yhteensopiva komennon kanssa.
Askellusmoottori: Käyttää avointa ohjausjärjestelmää. Kun järjestelmä antaa käskyn, oletetaan että moottori on suorittanut sen tarkasti ilman takaisinkytkentävahvistusta.
III. Suorituskykymäärien vertailu
Vääntömomentin ominaisuudet:
Servomoottori: Sillä on vakiovääntömomentin tuoton ominaisuus, ja se voi tuottaa nimellisvääntömomentin nimellisen nopeusalueen sisällä. Sillä on myös ylikuormituskapasiteetti ja se voi yleensä tuottaa lyhyen ajan kaksi tai kolme kertaa nimellisvääntömomenttia.
Askellusmoottori: Tuotetun vääntömomentin määrä laskee jyrkästi pyörimisnopeuden kasvaessa. Sillä ei ole ylikuormituskapasiteettia. Jos kuormavääntömomentti ylittää moottorin maksimipyörimisvastuksen, tapahtuu hampaantumaton irrotus.
Nopeusalue ja vakaus:
Servomoottori: Toimii tasaisesti alhaisilla nopeuksilla, sillä on erinomainen suorituskyky korkeilla nopeuksilla ja se tarjoaa laajan nopeussäätöalueen, joka voi olla yli 1:5000.
Askellusmoottori: On altis värähtelyille alhaisilla nopeuksilla. Korkeilla nopeuksilla vääntömomentti laskee nopeasti ja tehokas käyttönopeusalue on suhteellisen kapea.
Tarkkuus ja virhe:
Servomoottori: Sen tarkkuus riippuu enkooderin resoluutiosta. Järjestelmän virhe (komento- ja takaisinkytkentäsignaalin ero) on tilapäinen, eikä siihen kerty oleellista virhettä, koska suljettu silmukka korjaa sen reaaliaikaisesti.
Askellusmoottori: Sen tarkkuus riippuu moottorin askelkulmasta. Virhe kumuloituu, mikä tarkoittaa, että yhden askeleen virhe kasautuu ajan myötä. Ylikuormituksen sattuessa moottori menettää synkronoinnin, mikä aiheuttaa paikkavirheitä.
Vasteominaisuudet:
Servomoottori: Nopea vaste, erinomainen kiihtyvyys, sopii sovelluksiin, joissa vaaditaan nopeaa käynnistystä/pysäytystä ja dynaamisia kuormamuutoksia.
Askellusmoottori: Hidas reaktio, heikko käynnistyskyky suurilla nopeuksilla ja pitkä kiihdytysaika.
Värähtely ja melu:
Servomoottori: Toimii tasaisesti ja matalalla melutasolla, erityisesti alhaisilla nopeuksilla.
Askellusmoottori: Sillä on rakenteellisia värähtely- ja meluongelmia, jotka ovat erityisen näkyviä resonanssipisteen läheisyydessä.
IV. Sovelluskohteet
Servomoottori: Soveltuu sovelluksiin, joissa vaaditaan korkeaa tarkkuutta, suurta nopeutta, korkeaa dynaamista vastetta ja vääntömomentin ylikuormitusta. Esimerkkejä ovat teollisuusrobotit, CNC-koneet, huippuluokan automaatiovarusteet ja avaruustekniikan alat.
Askellusmoottori: Soveltuu kustannusherkkiin, keski-matalan nopeuden, vakaisen kuorman ja tilanteisiin, joissa ei ole suuria vaatimuksia tasaisuudelle avoimen silmukan ohjaussovelluksissa. Esimerkkejä ovat 3D-tulostimet, työpöytä-CNC-koneet, skannerit ja toimistojen automaatiolaitteet.
V. Kustannukset ja monimutkaisuus
Servomoottori: Järjestelmä on monimutkainen (sisältää moottorin, korkearesoluution enkooderin ja edistyneen ajurin) ja kallis.
Askellusmoottori: Yksinkertainen järjestelmä, alhaiset kustannukset, helppo asentaa ja säätää.
Valinta riippuu sovelluksen yleisistä vaatimuksista suorituskyvyn, tarkkuuden, dynaamisen vastauksen ja kustannusten osalta.