Forskjellen mellom servomotorer og steppermotorer

Servomotorer og steppermotorer er begge vanlige elektriske aktuatorer, brukt til nøyaktig kontroll av posisjon, hastighet og dreiemoment. De har grunnleggende forskjeller i struktur, virkemåte og ytelsesegenskaper.
I. Virkemåte og struktur
Servo motor:
Struktur: Den består av motoren (vanligvis en permanentmagnetisk synkronmotor), en høypresisjons posisjonssensor (som for eksempel en encoder), og en drivkontroller, og danner et lukket system.
Funksjonsprinsipp: Driveren mottar pulssekvens og retningssignal fra kontrolleren, og driver motoren til å rotere. Enkoderen på baksiden av motorakselen registrerer rotorens posisjon og hastighet i sanntid og sender signalene tilbake til driveren. Driveren sammenligner tilbakemeldingssignalet med kommandosignalet, beregner feilen og justerer utgangen for å eliminere denne feilen.
Stegmotor:
Oppbygging: Består av motorhuset (med flerfasede viklinger på statoren og en permanentmagnetisk eller reaktiv kjerne i rotoren) og en åpen-sløyfe-driver.
Funksjonsprinsipp: Driveren mottar pulssignaler og aktiverer sekvensielt viklingene i hver fase av motoren, noe som fører til at rotoren roterer trinnvis med en fast vinkel (stegvinkel). Driften er ikke avhengig av posisjonstilbakemelding og er en åpen-sløyfe-styring.
II. Styringsmetode
Servomotor: Lukket løkke-styring blir brukt. Systemet mottar kontinuerlig tilbakemelding for sanntidskorrigering, noe som sikrer at utgangen samsvarer med kommandoen.
Trinnmotor: Den bruker åpen løkke-styring. Etter at systemet sender et signal, antas det at motoren har utført bevegelsen nøyaktig, uten mekanisme for bekreftelse via tilbakemelding.
III. Sammenligning av ytelsesegenskaper
Dreiemoment-egenskaper:
Servomotor: Har konstant dreiemoment-utgangsegenskap og kan levere det nominelle dreiemomentet innenfor det nominelle hastighetsområdet. Har også overlastevne og kan typisk levere 2–3 ganger det nominelle dreiemomentet i en kort periode.
Trinnmotor: Utgangsdreiemomentet avtar raskt etter hvert som omdreiningstallet øker. Mangler evne til overlast. Hvis lastmomentet overstiger motorens maksimale holdemoment, vil det føre til slurring.
Hastighetsområde og stabilitet:
Servomotor: Fungerer jevnt ved lave hastigheter, har utmerket ytelse ved høye hastigheter og har et bredt hastighetsjusteringsområde, opptil over 1:5000.
Steppermotor: Den er utsatt for vibrasjoner ved lave hastigheter. Ved høye hastigheter avtar momentet raskt, og det effektive driftsområdet er relativt smalt.
Nøyaktighet og feil:
Servomotor: Nøyaktigheten avhenger av oppløsningen på enkoderen. Systemfeil (forskjellen mellom kommando og tilbakemelding) er midlertidig og blir rettet i sanntid av det lukkede systemet. Det er ingen kumulativ feil.
Steppermotor: Nøyaktigheten avhenger av motorens stegvinkel. Det forekommer kumulative feil, noe som betyr at feilen for hvert enkelte steg gradvis vil samle seg. Ved overbelastning vil motoren miste synkronisering, noe som fører til posisjonsfeil.
Responsytelse:
Servomotor: Rask respons, utmerket akselerasjonsytelse, egnet for applikasjoner som krever rask start/stopp og dynamiske belastningsendringer.
Stegmotor: Langsom respons, dårlig evne til å starte ved høy hastighet og lang akselerasjonstid.
Vibrasjon og støy:
Servomotor: Kjører jevnt med lav støy, spesielt ved lave hastigheter.
Stegmotor: Har innebygde vibrasjons- og støyproblemer, som er spesielt merkbar nær resonanspunktet.
IV. Anvendelsesscener
Servomotor: Egnet for applikasjoner som krever høy presisjon, høy hastighet, høy dynamisk respons og turtapsbelastning. Eksempler inkluderer industriroboter, CNC-maskiner, automasjonsutstyr av høy kvalitet og luftfartsfeltet.
Stegmotor: Egnet for kostnadssensitive, medium-lave hastigheter, stabil belastning og scenarier med lave krav til jevnhet i åpen-sløyke-styring. Eksempler inkluderer 3D-printere, skrivebords-CNC-maskiner, skannere og kontorautomasjonsutstyr.
V. Kostnad og kompleksitet
Servomotor: Systemet er komplekst (inkludert motor, høyoppløselig enkoder og avansert driver), og kostnaden er høy.
Stegmotor: Enkelt system, lav kostnad, lett å installere og feilsøke.
Valget avhenger av de totale kravene til den spesifikke applikasjonen når det gjelder ytelse, nøyaktighet, dynamisk responstid og kostnad.