Kiezen tussen een servomotor en een stappenmotor kan een hele uitdaging zijn door het balanceren van verschillende ontwerpfactoren. Kostenoverwegingen, koppel, snelheid, acceleratie en aandrijfcircuit spelen allemaal een rol bij het selecteren van de beste motor voor uw toepassing. We hebben hun gebruik en sterke punten beoordeeld om u te helpen de juiste motor voor uw toepassing te kiezen.
Algemene bevindingen
- 50 tot 100 magnetische paren
- Makkelijker te bedienen
- Meer flexibiliteit en precisie
- Beter bij lage snelheden
- Vier tot 12 magnetische paren
- Minder stops
- Kan een roterende encoder nodig hebben
- Beter bij hogere snelheden
Stappen- en servomotoren verschillen op twee belangrijke manieren: hun basisconstructie en hun manier van besturen. Beide leveren rotatiekracht om een systeem te verplaatsen. Steppers hebben meer stappen, of posities die de motor aan kan.
Over het algemeen zijn servomotoren het beste voor toepassingen met hoge snelheid en hoog koppel. Het ontwerp van de stappenmotor zorgt voor een constant houdkoppel zonder dat de motor hoeft te worden aangedreven. Het koppel van een stappenmotor bij lage snelheden is groter dan een servomotor van dezelfde grootte. Servo's kunnen echter een hogere algehele snelheid bereiken.
Aantal stappen: stappenmotoren bieden meer variatie
- Meer magnetische paren, wat meer stappen betekent
- Makkelijker om een specifieke stap te bereiken
- Minder magnetische paren
- Minder gemakkelijk om naar een precieze locatie te gaan
Stappenmotoren hebben meestal 50 tot 100 magnetische paren van noord- en zuidpolen die worden gegenereerd door een permanente magneet of een elektrische stroom. Ter vergelijking: servomotoren hebben minder polen, vaak 4 tot 12 in totaal.
Elk biedt een natuurlijke stopplaats voor de motoras. Door het grotere aantal stops kan een stappenmotor nauwkeurig en precies tussen elke aanslag bewegen en kan deze voor veel toepassingen werken zonder enige positiefeedback. Servomotoren hebben vaak een roterende encoder nodig om de positie van de motoras bij te houden, vooral als deze nauwkeurige bewegingen moet maken.
Aandrijfmechanisme: Steppers zijn nauwkeuriger
-
Makkelijker om naar een specifieke positie te rijden
- Vind de uiteindelijke positie op basis van het aantal stappen
- Moeilijker te controleren
- Lees de uiteindelijke positie op basis van het aanpassen van de stroom
Het aandrijven van een stappenmotor naar een precieze positie is veel eenvoudiger dan het aandrijven van een servomotor. Met een stappenmotor zal een enkele aandrijfpuls de motoras een stap verplaatsen, van de ene pool naar de volgende. Aangezien de stapgrootte van een bepaalde motor vaststaat op een bepaalde hoeveelheid rotatie, is het verplaatsen naar een precieze positie een kwestie van het juiste aantal pulsen sturen.
In tegenstelling hiermee lezen servomotoren het verschil tussen de huidige positie van de encoder en de positie waarin ze zijn opgedragen en passen de stroom aan die nodig is om naar de juiste positie te gaan. Met de huidige digitale elektronica zijn stappenmotoren veel gemakkelijker te besturen dan servomotoren.
Prestaties: servo's zijn beter bij hoge snelheden
-
Lagere maximale RPM (ongeveer 2.000)
- Minder koppel beschikbaar bij hogere snelheden
- Kan op veel hogere snelheden draaien
- Verliest geen koppel bij toerental
Voor toepassingen die een hoge snelheid en een hoog koppel vereisen, blinken servomotoren uit. Stappenmotoren pieken rond snelheden van 2.000 tpm, terwijl servomotoren vele malen sneller beschikbaar zijn. Servomotoren behouden ook hun koppel bij hoge snelheid, tot 90% van het nominale koppel is beschikbaar bij een servo bij hoge snelheid.
Servo's zijn efficiënter dan stappenmotoren, met een rendement tussen 80-90%. Een servomotor kan gedurende korte perioden ongeveer het dubbele van het nominale koppel leveren, wat een bron van capaciteit biedt om uit te putten wanneer dat nodig is. Bovendien zijn servomotoren stil, beschikbaar in AC- en DC-aandrijving en trillen ze niet en hebben ze geen last van resonantieproblemen.
Stappenmotoren verliezen een aanzienlijk deel van hun koppel naarmate ze hun maximale rijsnelheid naderen. Een verlies van 80% van het nominale koppel bij 90% van het maximale toerental is typisch. Stappenmotoren zijn ook niet zo goed als servomotoren in het versnellen van een belasting. Pogingen om een belasting te snel te versnellen waarbij de stepper niet genoeg koppel kan genereren om naar de volgende stap te gaan voordat de volgende aandrijfpuls zal resulteren in een overgeslagen stap en een verlies van positie.
Eindoordeel
Het selecteren van de beste motor voor uw toepassing hangt af van enkele belangrijke ontwerpcriteria voor uw systeem, waaronder kosten, vereisten voor positionele nauwkeurigheid, koppelvereisten, beschikbaarheid van aandrijfvermogen en acceleratievereisten.
Stappenmotoren zijn beter geschikt voor toepassingen met een lagere acceleratie en een hoog vasthoudkoppel. Servomotoren kunnen meer vermogen leveren dan stappenmotoren, maar vereisen veel complexere aandrijfcircuits en positionele feedback voor nauwkeurige positionering. Ze hebben vaak versnellingsbakken nodig, vooral voor gebruik met lagere snelheden. De vereiste voor een versnellingsbak en positie-encoder maakt servomotorontwerpen mechanisch complexer en verhoogt de onderhoudsvereisten voor het systeem.
Als positionele nauwkeurigheid essentieel is, mag de belasting op de motor nooit het koppel overschrijden, of moet de stepper worden gecombineerd met een positie-encoder om nauwkeurigheid te garanderen. Stappenmotoren hebben ook last van trillings- en resonantieproblemen. Bij bepaalde snelheden, mede afhankelijk van de belastingsdynamiek, kan een stappenmotor in resonantie gaan en niet in staat zijn de belasting aan te drijven. Dit resulteert in overgeslagen stappen, afslaande motoren, overmatige trillingen en lawaai.
