Выбор между серводвигателем и шаговым двигателем может быть довольно сложной задачей, связанной с балансировкой нескольких конструктивных факторов. Стоимость, крутящий момент, скорость, ускорение и схема привода — все это играет роль в выборе наилучшего двигателя для вашего приложения. Мы рассмотрели их применение и сильные стороны, чтобы помочь вам выбрать правильный двигатель для вашего приложения.
Общие выводы
-
От 50 до 100 магнитных пар
-
Легче контролировать
-
Больше гибкости и точности
-
Лучше на низких скоростях
-
От 4 до 12 магнитных пар
-
Меньше остановок
-
Может потребоваться поворотный энкодер
-
Лучше на высоких скоростях
Шаговые и серводвигатели различаются по двум основным причинам: их основная конструкция и средства управления. Оба обеспечивают вращательную силу для перемещения системы. Степперы имеют больше ступеней или положений, которые может удерживать двигатель.
В целом, серводвигатели лучше всего подходят для высокоскоростных применений с высоким крутящим моментом. Конструкция шагового двигателя обеспечивает постоянный удерживающий момент без необходимости питания двигателя. Крутящий момент шагового двигателя на низких скоростях больше, чем у серводвигателя того же размера. Однако сервоприводы могут достичь более высокой общей скорости.
Количество шагов: Stepper Motors предлагают больше разнообразия
-
Больше магнитных пар, что означает больше шагов
-
Проще достичь определенного шага
-
Меньше магнитных пар
-
Менее легко перейти в точное местоположение
Шаговые двигатели обычно имеют от 50 до 100 магнитных пар северного и южного полюсов, генерируемых постоянным магнитом или электрическим током. Для сравнения, серводвигатели имеют меньше полюсов, часто всего от 4 до 12.
Каждый предлагает естественную точку остановки для вала двигателя. Большее количество остановок позволяет шаговому двигателю перемещаться точно и точно между каждым из них и позволяет ему работать без обратной связи по положению для многих применений . Серводвигателям часто требуется поворотный энкодер для отслеживания положения вала двигателя, особенно если ему необходимо совершать точные движения.
Механизм вождения: степперы более точны
-
Проще доехать до определенной позиции
-
Найти окончательную позицию по количеству шагов
-
Сложнее точно контролировать
-
Считать окончательную позицию на основе регулировки тока
Привести шаговый двигатель в точное положение намного проще, чем управлять серводвигателем. При использовании шагового двигателя один импульс привода будет перемещать вал двигателя на один шаг от одного полюса к другому. Поскольку размер шага данного двигателя фиксирован при определенном количестве оборотов, перемещение в точное положение является вопросом посылки правильного количества импульсов.
Напротив, серводвигатели считывают разницу между текущим положением энкодера и положением, которому они были заданы, и корректируют ток, необходимый для перемещения в правильное положение. С современной цифровой электроникой , шаговые двигатели намного проще в управлении, чем серводвигатели.
Производительность: сервоприводы лучше при высоких скоростях
-
Нижнее максимальное число оборотов (около 2000)
-
Меньший крутящий момент доступен на более высоких скоростях
-
Может работать на гораздо более высоких скоростях
-
Не теряет крутящий момент при оборотах
Для применений, требующих высокой скорости и высокого крутящего момента, серводвигатели сияют. Шаговые двигатели развивают скорость до 2000 об / мин, а серводвигатели доступны во много раз быстрее. Серводвигатели также поддерживают свой крутящий момент на высокой скорости, до 90% от номинального крутящего момента доступно от сервопривода на высокой скорости.
Сервоприводы более эффективны, чем шаговые двигатели, с эффективностью от 80 до 90%. Серводвигатель может выдавать примерно вдвое больший номинальный крутящий момент в течение коротких периодов, обеспечивая при этом достаточную мощность для извлечения при необходимости. Кроме того, серводвигатели работают бесшумно, доступны в приводах переменного и постоянного тока , не вибрируют и не страдают от проблем с резонансом.
Шаговые двигатели теряют значительную часть своего крутящего момента при приближении к максимальной скорости движения. Типичная потеря 80% от номинального крутящего момента при 90% максимальной скорости. Шаговые двигатели также не так хороши, как серводвигатели для ускорения нагрузки. Попытка ускорить нагрузку слишком быстро, когда шаговый двигатель не может генерировать достаточный крутящий момент для перехода к следующему шагу до того, как следующий импульс привода приведет к пропущенному шагу и потере в положении.
Окончательный вердикт
Выбор наиболее подходящего двигателя для вашего приложения зависит от нескольких ключевых критериев проектирования вашей системы, включая стоимость, требования к точности позиционирования, требования к крутящему моменту, доступную мощность привода и требования к ускорению.
Шаговые двигатели лучше подходят для приложений с меньшим ускорением и высоким крутящим моментом. Серводвигатели способны выдавать больше энергии, чем шаговые, но для точного позиционирования требуются гораздо более сложные схемы привода и обратная связь по положению. Они часто требуют коробок передач, особенно для работы на низкой скорости. Требование к коробке передач и датчику положения делает конструкцию серводвигателя более механически сложной и повышает требования к обслуживанию системы.
Если точность позиционирования важна, либо нагрузка на двигатель никогда не должна превышать его крутящий момент, либо шаговый двигатель должен быть объединен с датчиком положения для обеспечения точности. Шаговые двигатели также страдают от вибрации и резонанса. На определенных скоростях, частично в зависимости от динамики нагрузки, шаговый двигатель может войти в резонанс и не сможет управлять нагрузкой. Это приводит к пропущенным шагам, остановленным двигателям, чрезмерной вибрации и шуму.