A szervomotor és a léptetőmotor közötti választás komoly kihívást jelenthet, mivel számos tervezési tényezőt kell kiegyensúlyozni. A költségmegfontolások, a nyomaték, a sebesség, a gyorsulás és a hajtásáramkörök egyaránt szerepet játszanak az alkalmazáshoz legmegfelelőbb motor kiválasztásában. Áttekintettük felhasználásukat és erősségeiket, hogy segítsünk kiválasztani az alkalmazásához megfelelő motort.
Általános megállapítások
- 50-100 mágnespár
- Könnyebben irányítható
- További rugalmasság és pontosság
- Jobb alacsony sebességnél
- 4-12 mágnespár
- Kevesebb megálló
- Forgó kódolót igényelhet
- Jobb nagyobb sebességnél
A léptető- és szervomotorok két alapvetően különböznek egymástól: alapvető felépítésük és vezérlési módjuk. Mindkettő forgóerőt biztosít a rendszer mozgatásához. A léptetők több lépcsővel vagy pozícióval rendelkeznek, amelyet a motor megtarthat.
Összességében a szervomotorok a legjobbak nagy sebességű és nagy nyomatékú alkalmazásokhoz. A léptetőmotor kialakítása állandó tartónyomatékot biztosít anélkül, hogy a motort táplálni kellene. A léptetőmotor nyomatéka alacsony fordulatszámon nagyobb, mint egy azonos méretű szervomotoré. A szervók azonban nagyobb általános sebességet érhetnek el.
Lépések száma: A léptetőmotorok nagyobb választékot kínálnak
- Több mágneses pár, ami több lépést jelent
- Könnyebb elérni egy adott lépést
- Kevesebb mágneses pár
- Kevésbé könnyű eljutni egy pontos helyre
A léptetőmotorok jellemzően 50-100 mágneses pár északi és déli pólussal rendelkeznek, amelyeket állandó mágnes vagy elektromos áram generál. Összehasonlításképpen, a szervomotoroknak kevesebb pólusuk van, gyakran összesen 4-12.
Mindegyik természetes leállási pontot kínál a motor tengelyének. A több leállás lehetővé teszi, hogy a léptetőmotor pontosan és precízen mozogjon az egyes leállások között, és lehetővé teszi, hogy számos alkalmazás esetén helyzet-visszajelzés nélkül működjön. A szervomotorokhoz gyakran forgó jeladóra van szükség a motor tengelyének helyzetének nyomon követéséhez, különösen, ha pontos mozgásokat kell végeznie.
Vezetési mechanizmus: A léptetők pontosabbak
-
Könnyebb vezetni egy adott pozícióba
- Végső pozíció keresése a lépések száma alapján
- Nehezebb pontosan irányítani
- Végső pozíció olvasása az áram beállítása alapján
A léptetőmotor pontos pozícióba állítása sokkal egyszerűbb, mint egy szervomotor meghajtása. Léptetőmotor esetén egyetlen meghajtó impulzus mozgatja a motor tengelyét egy lépéssel, egyik pólusról a másikra. Mivel egy adott motor lépésmérete egy bizonyos fordulatszám mellett van rögzítve, a pontos pozíció elérése a megfelelő számú impulzus küldésének kérdése.
Ezzel szemben a szervomotorok leolvassák a különbséget az aktuális jeladó pozíciója és a parancsot kapott pozíció között, és beállítják a megfelelő pozícióba lépéshez szükséges áramerősséget. A mai digitális elektronikával a léptetőmotorok sokkal könnyebben vezérelhetők, mint a szervomotorok.
Teljesítmény: A szervók jobbak nagy sebességen
- Alsó maximális fordulatszám (körülbelül 2000)
-
Kisebb nyomaték érhető el nagyobb fordulatszámon
- Sokkal nagyobb sebességgel tud futni
- Nem veszíti el a nyomatékot fordulatszámmal
A nagy sebességet és nagy nyomatékot igénylő alkalmazásokhoz a szervomotorok ragyognak. A léptetőmotorok 2000 ford./perc körül érik el a csúcsot, míg a szervomotorok sokkal gyorsabbak. A szervomotorok nagy fordulatszámon is megőrzik névleges nyomatékukat, a névleges nyomaték akár 90%-a elérhető szervóról nagy fordulatszámon.
A szervók hatékonyabbak, mint a léptetőmotorok, 80-90% közötti hatásfokkal. A szervomotor a névleges forgatónyomatékának nagyjából kétszeresét tudja biztosítani rövid ideig, így szükség esetén elegendő kapacitást biztosít. Ezenkívül a szervomotorok csendesek, váltóáramú és egyenáramú hajtásban kaphatók, és nem rezegnek, és nem szenvednek rezonanciaproblémáktól.
A léptetőmotorok jelentős részét elveszítik nyomatékukból, amikor megközelítik a maximális vezetői sebességet. Jellemző a névleges nyomaték 80%-os vesztesége a maximális fordulatszám 90%-ánál. A léptetőmotorok szintén nem olyan jók a terhelés gyorsításában, mint a szervomotorok. Ha túl gyorsan próbálnak felgyorsítani egy terhelést, ahol a léptető nem tud elegendő nyomatékot generálni ahhoz, hogy a következő hajtásimpulzus előtt a következő lépésre lépjen, az lépés kihagyást és pozícióvesztést eredményez.
Végső ítélet
Az alkalmazáshoz legjobban illő motor kiválasztása a rendszer néhány kulcsfontosságú tervezési kritériumától függ, ideértve a költségeket, a helyzetpontossági követelményeket, a nyomatékkövetelményeket, a meghajtó teljesítményének rendelkezésre állását és a gyorsulási követelményeket.
A léptetőmotorok jobban megfelelnek az alacsonyabb gyorsulású, nagy tartási nyomatékú alkalmazásokhoz. A szervomotorok nagyobb teljesítmény leadására képesek, mint a léptetőmotorok, de sokkal összetettebb meghajtóáramkört és helyzet-visszacsatolást igényelnek a pontos pozicionáláshoz. Gyakran sebességváltót igényelnek, különösen az alacsonyabb sebességű működéshez. A sebességváltóra és a helyzetjeladóra vonatkozó követelmény mechanikailag bonyolultabbá teszi a szervomotorok tervezését, és megnöveli a rendszer karbantartási követelményeit.
Ha a pozicionálási pontosság elengedhetetlen, vagy a motor terhelése soha nem haladhatja meg a nyomatékát, vagy a léptetőt helyzetjeladóval kell kombinálni a pontosság biztosítása érdekében. A léptetőmotorok rezgés- és rezonanciaproblémákkal is küzdenek. Bizonyos sebességeknél, részben a terhelési dinamikától függően, a léptetőmotor rezonanciába léphet, és nem tudja meghajtani a terhelést. Ez kihagyott lépéseket, leállt motorokat, túlzott vibrációt és zajt eredményez.