Skillnaden mellan servomotorer och stegmotorer

Servomotorer och stegmotorer är båda vanliga elektriska drivkomponenter som används för exakt kontroll av position, hastighet och vridmoment. De har grundläggande skillnader i konstruktion, arbetsprincip och prestandaegenskaper.
I. Arbetsprincip och konstruktion
Servomotor:
Konstruktion: Den består av motorn (vanligtvis en permanentmagnetisk synkronmotor), en högpresterande positionsensor (till exempel en kodare) och en drivregulator, vilket bildar ett slutet system.
Arbetsprincip: Drivrutinen tar emot pulsserien och riktningssignalen från kontrollern och driver motorn att rotera. Enkodern i änden av motoraxeln detekterar rotorns position och hastighet i realtid och återkopplar signalerna till drivrutan. Drivrutinen jämför återkopplingssignalen med kommandosignalen, beräknar felet och justerar utgången för att eliminera detta fel.
Stegmotor:
Konstruktion: Består av motorkroppen (med flerfasviklingar på statorn och en permanentmagnetisk eller reaktiv kärnrotor) och en öppen styrning.
Arbetsprincip: Drivrutinen tar emot pulssignaler och matar sekventiellt viklingarna i varje fas i motorn, vilket får rotorn att rotera stegvis med en fast vinkel (stegvinkel). Driften är oberoende av positionsåterkoppling och utgör en öppen styrning.
II. Styrmetod
Servomotor: Stängd reglerloop används. Systemet tar kontinuerligt emot återkoppling för realtidskorrigering, vilket säkerställer att utsignalen överensstämmer med kommandot.
Stegmotor: Den använder öppen reglerloop. När systemet skickar ett kommando antas det att motorn har utfört det korrekt, utan någon mekanism för verifiering via återkoppling.
III. Jämförelse av prestandaegenskaper
Momentegenskaper:
Servomotor: Har en konstant momentutgångsegenskap och kan leverera märkmoment inom det märkta varvområdet. Den har även överbelastningsförmåga och kan normalt under kort tid leverera 2–3 gånger märkmomentet.
Stegmotor: Momentutgången minskar snabbt när varvtalet ökar. Saknar överbelastningsförmåga. Om lastmomentet överskrider motorns maximala hållmoment kommer den att tappa steg.
Varvområde och stabilitet:
Servomotor: Fungerar smidigt vid låga hastigheter, har excellent prestanda vid höga hastigheter och har ett brett hastighetsregleringsområde, upp till över 1:5000.
Stegmotor: Är benägen att vibrera vid låga hastigheter. Vid höga hastigheter sjunker vridmomentet snabbt och det effektiva arbetshastighetsområdet är relativt smalt.
Noggrannhet och fel
Servomotor: Dess noggrannhet beror på upplösningen hos kodaren. Systemfel (skillnaden mellan kommando och återkoppling) är tillfälligt och kommer att korrigeras i realtid av det slutna systemet. Det finns inget ackumulerat fel.
Stegmotor: Noggrannheten beror på motorns stegvinkel. Det finns ett ackumulerat fel, vilket innebär att felet för varje enskilt steg gradvis kommer att ackumuleras. Vid överbelastning förlorar motorn synkronisering, vilket leder till positionsfel.
Svarsprestanda
Servomotor: Snabb respons, excellent accelerationsegenskaper, lämplig för applikationer som kräver snabb igångsättning/stopp och dynamiska belastningsförändringar.
Stegmotor: Långsam respons, dålig förmåga att starta vid hög hastighet och lång accelerations tid.
Vibration och brus:
Servomotor: Kör smidigt med lågt brus, särskilt vid låga hastigheter.
Stegmotor: Har inbyggda vibrations- och brusproblem, vilket är särskilt märkbart nära resonanspunkten.
IV. Tillämpningsscenarier
Servomotor: Lämplig för applikationer som kräver hög precision, hög hastighet, hög dynamisk respons och momentöverskridning. Exempel inkluderar industrirobotar, CNC-maskiner, högpresterande automationsutrustning och rymd- och flygteknik.
Stegmotor: Lämplig för kostnadskänsliga, medelhöga till låga hastigheter, stabil belastning och scenarier med låga krav på jämn körning i öppen styrloop. Exempel inkluderar 3D-skrivare, skrivbords-CNC-maskiner, skannrar och kontorsautomationsutrustning.
V. Kostnad och komplexitet
Servomotor: Systemet är komplext (inklusive motor, högupplöst kodgivare och avancerad driver) och kostnaden är hög.
Stegmotor: Enkelt system, låg kostnad, lätt att installera och felsöka.
Valet beror på de övergripande kraven för den specifika tillämpningen vad gäller prestanda, noggrannhet, dynamisk respons och kostnad.