Stegmotorer vs. Servomotorer

Att välja mellan en servomotor och en stegmotor kan vara en ganska utmaning som involverar balanseringen av flera designfaktorer. Kostnadsöverväganden, vridmoment, hastighet, acceleration och drivkretsar spelar alla en roll för att välja den bästa motorn för din applikation. Vi har granskat deras användningsområden och styrkor för att hjälpa dig välja rätt motor för din applikation.

Övergripande resultat

Stegmotorer och servomotorer skiljer sig åt på två viktiga sätt: deras grundläggande konstruktion och deras styrmedel. Båda ger rotationskraft för att flytta ett system. Stegmaskiner har fler steg, eller positioner som motorn kan hålla.

Generellt sett är servomotorer bäst för applikationer med hög hastighet och högt vridmoment. Utformningen av stegmotorn ger ett konstant hållmoment utan att motorn behöver drivas. Vridmomentet för en stegmotor vid låga hastigheter är större än en servomotor av samma storlek. Servon kan dock uppnå en högre total hastighet.

Antal steg: Stegmotorer erbjuder mer variation

Stegmotorer har vanligtvis 50 till 100 magnetiska par av nord- och sydpoler som genereras antingen av en permanentmagnet eller en elektrisk ström. Som jämförelse har servomotorer färre poler, ofta 4 till 12 totalt.

Var och en erbjuder en naturlig stopppunkt för motoraxeln. Det större antalet stopp gör att en stegmotor kan röra sig exakt och exakt mellan varje och gör att den kan arbeta utan någon positionsåterkoppling under många applikationer. Servomotorer kräver ofta en roterande encoder för att hålla reda på motoraxelns position, speciellt om den behöver göra exakta rörelser.

Körmekanism: Stegmaskiner är mer exakta

Att köra en stegmotor till en exakt position 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 för en given motor är fixerad vid en viss rotation, är förflyttning till en exakt position en fråga om att skicka rätt antal pulser.

Däremot läser servomotorer av skillnaden mellan den aktuella kodarpositionen och den position de beordrades till och justerar den ström som krävs för att flytta till rätt position. Med dagens digital elektronik, stegmotorer är mycket lättare att styra än servomotorer.

Prestanda: Servon är bättre vid höga hastigheter

För applikationer som kräver hög hastighet och högt vridmoment lyser servomotorer. Stegmotorer toppar runt hastigheter på 2 000 rpm, medan servomotorer är tillgängliga många gånger snabbare. Servomotorer bibehåller också sitt vridmoment vid hög hastighet, upp till 90 % av det nominella vridmomentet är tillgängligt från en servo vid hög hastighet.

Servon är mer effektiva än stegmotorer, med verkningsgrader mellan 80-90%. En servomotor kan leverera ungefär två gånger deras nominella vridmoment under korta perioder, vilket ger en brunn med kapacitet att dra från när det behövs. Dessutom är servomotorer tysta, tillgängliga i AC och DC drivenhet, och vibrerar inte eller lider av resonansproblem.

Stegmotorer förlorar en betydande del av sitt vridmoment när de närmar sig sin maximala förarhastighet. En förlust på 80 % av det nominella vridmomentet vid 90 % av det maximala varvtalet är typiskt. Stegmotorer är inte heller lika bra som servomotorer för att accelerera en last. Försök att accelerera en last för snabbt där steppern inte kan generera tillräckligt med vridmoment för att gå till nästa steg innan nästa drivpuls kommer att resultera i ett överhoppat steg och en förlust i position.

Slutlig dom

Att välja den bästa motorn för din applikation beror på några viktiga designkriterier för ditt system, inklusive kostnad, krav på positionsnoggrannhet, vridmomentkrav, tillgänglighet för drivkraft och acceleration krav.

Stegmotorer är bättre lämpade för tillämpningar med lägre acceleration och högt hållmoment. Servomotorer kan leverera mer kraft än stegmotorer men kräver mycket mer komplexa drivkretsar och positionsåterkoppling för exakt positionering. De kräver ofta växellådor, speciellt för lägre hastigheter. Kravet på växellåda och positionsgivare gör servomotorkonstruktioner mer mekaniskt komplexa och ökar underhållskraven för systemet.

Om positionsnoggrannhet är väsentlig, får antingen belastningen på motorn aldrig överstiga dess vridmoment, eller så måste steppern kombineras med en positionsgivare för att säkerställa noggrannhet. Stegmotorer lider också av vibrations- och resonansproblem. Vid vissa hastigheter, delvis beroende på lastdynamiken, a stegmotor kan komma in i resonans och inte kunna köra lasten. Detta resulterar i överhoppade steg, motorstopp, överdrivna vibrationer och buller.