Val mellan en servomotor och en stegmotor kan vara en ganska utmaning med att balansera flera designfaktorer. Kostnadsöverväganden, vridmoment, hastighet, acceleration och körkretsar spelar en roll för att välja den bästa motorn för din applikation.
Grundläggande skillnader mellan stepper och servomotorer
Stepper- och servomotorer skiljer sig på två viktiga sätt, i deras grundläggande konstruktion och hur de styrs. Steppermotorer har ett stort antal poler, magnetpar av nord- och sydpoler genererade antingen med en permanentmagnet eller en elektrisk ström, vanligtvis 50 till 100 poler. Till jämförelse har servomotorer mycket få poler, ofta 4 till 12 totalt. Varje pol ger en naturlig stopppunkt för motoraxeln. Ju större antal poler gör det möjligt för en stegmotor att röra sig exakt och exakt mellan varje pol och tillåter en stegman att drivas utan någon positionsåterkoppling för många applikationer. Servomotorer kräver ofta en positionskodare för att hålla koll på motoraxelns läge, speciellt om det behövs exakta rörelser.
Att köra en stegmotor till ett exakt läge är mycket enklare än att köra en servomotor. Med en stegmotor kommer en enda drivpuls att flytta motoraxeln ett steg, från en pol till nästa. Eftersom stegstorleken hos en given motor är fixerad vid en viss rotation, går det enkelt att flytta till ett exakt läge genom att skicka rätt antal pulser. Däremot läser servomotorer skillnaden mellan strömkodarens position och positionen som de beordrades till och bara den ström som krävs för att flytta till rätt läge. Med dagens digitala elektronik är stegmotorerna mycket enklare att styra än servomotorer.
Stepper Fördelar
Steppmotorer erbjuder flera fördelar gentemot servomotorer utöver det större antalet poler och enklare körstyrning. Stegmotorens konstruktion ger ett konstant hållmoment utan att motorn behöver drivas. Momentet på en stegmotor med låga hastigheter är större än en servomotor av samma storlek. En av de största fördelarna med steppmotorer är deras relativt låga kostnader och tillgänglighet.
Servo Fördelar
För applikationer där hög hastighet och högt vridmoment behövs lyser servomotorerna. Steppmotorerna spetsar runt hastigheter på 2.000 RPM, medan servomotorer är tillgängliga många gånger snabbare. Servomotorerna upprätthåller även vridmomentvärdet vid hög hastighet, upp till 90% av det nominella vridmomentet är tillgängligt från en servo med hög hastighet. Servomotorer är också effektivare än stegmotorer med effektivitet mellan 80-90%. En servomotor kan leverera ungefär två gånger deras nominella vridmoment under korta perioder, vilket ger en kapacitet att dra från när det behövs. Dessutom är servomotorerna tysta, tillgängliga i AC- och DC-enhet, och vibrerar inte eller lider av resonansproblem.
Stepperbegränsningar
För alla sina fördelar har steppmotorer några begränsningar som kan orsaka betydande implementerings- och driftsproblem beroende på din applikation. Stepper motorer har ingen reservkraft. I själva verket förlorar steppmotorerna en betydande del av vridmomentet när de närmar sig sin maximala drivhastighet. En förlust på 80% av nominellt vridmoment vid 90% av maxhastigheten är typiskt. Steppmotorer är inte lika bra som servomotorer för att accelerera en last. Att försöka accelerera en belastning för snabb där stapeln inte kan generera tillräckligt med vridmoment för att gå vidare till nästa steg före nästa drivpuls kommer att resultera i ett hoppat steg och en förlust i position. Om positionsnoggrannhet är avgörande, måste belastningen på motorn aldrig överskrida vridmomentet eller steget måste kombineras med en positionskodare för att säkerställa positionsnoggrannheten. Steppermotorer lider också av vibrationer och resonansproblem. Vid vissa hastigheter, delvis beroende på lastdynamiken, kan en stegmotor komma in i resonans och inte kunna köra lasten.
Detta resulterar i överhoppade steg, stoppade motorer, överdriven vibration och brus.
Servo-begränsningar
Servomotorer kan leverera mer effekt än steppmotorer, men kräver mycket mer komplicerad körkrets och positionsrespons för korrekt positionering. Servomotorer är också mycket dyrare än steppmotorer och är ofta svårare att hitta. Servomotorer kräver ofta växellådor, speciellt för lägre hastighet. Kravet på en växellåda och positionskodare gör servomotorernas konstruktion mer mekaniskt komplex och ökar underhållskraven för systemet. Förutom att det är allt, servomotorer är dyrare än steppmotorer innan de läggs till på bekostnad av en positionskodare.
Sammanfattning
Att välja den bästa motorn för din ansökan beror på några viktiga designkriterier för ditt system, inklusive kostnad, positionskrav, momentkrav, drivkrafts tillgänglighet och accelerationskrav. Sammantaget är servomotorer bäst för höghastighets-, högt vridmomentstillämpningar medan stegmotorer passar bättre för lägre acceleration, höga vridmomentapplikationer.
