Verschillen tussen stappenmotoren en servomotoren en toepassingsscenario's

StappenmotorenStappenmotoren en servomotoren zijn discrete bewegingsapparaten met een kostenvoordeel ten opzichte van servomotoren. Servomotoren zetten mechanische en elektrische energie om. Een motor die mechanische energie omzet in elektrische energie wordt een "generator" genoemd; een motor die elektrische energie omzet in mechanische energie wordt een "motor" genoemd. Stappenmotoren en servomotoren zijn bewegingsbesturingsproducten die de beweging van automatiseringsapparatuur nauwkeurig kunnen lokaliseren en de manier waarop deze beweegt, en worden voornamelijk gebruikt bij de productie van automatiseringsapparatuur.

Er zijn drie typen stappenmotorrotoren: reactief (VR-type), permanentmagneet (PM-type) en hybride (HB-type). 1) Reactief (VR-type): tandwiel met rotortanden. 2) Permanentmagneet (PM-type): rotor met permanente magneet. 3) Hybride (HB-type): tandwiel met zowel permanente magneet als rotortanden. Stappenmotoren worden geclassificeerd op basis van het aantal wikkelingen op de stator: er zijn tweefasige, driefasige en vijffasige series. Motoren met twee statoren worden tweefasige motoren genoemd en motoren met vijf statoren worden vijffasige motoren genoemd. Hoe meer fasen en slagen een stappenmotor heeft, hoe nauwkeuriger deze is.

 

HB-motoren kunnen zeer nauwkeurige, kleine stapbewegingen uitvoeren, terwijl PM-motoren over het algemeen geen hoge regelnauwkeurigheid vereisen.HB-motorenKan voldoen aan complexe, nauwkeurige eisen voor lineaire bewegingsbesturing. Permanent magneetmotoren hebben een relatief laag koppel en volume, vereisen over het algemeen geen hoge regelprecisie en zijn voordeliger in aanschaf. Industrieën: textielmachines, voedselverpakking. Qua productieproces en nauwkeurigheid van de motorbesturing,HB stappenmotorenzijn hoogwaardiger dan PM-stappenmotoren.

 

Stappenmotoren en servomotoren zijn beide bewegingsbesturingsproducten, maar verschillen in hun prestaties. Een stappenmotor is een discreet bewegingsapparaat dat een commando ontvangt en een stap uitvoert. Stappenmotoren zetten het ingangspulssignaal om in een hoekverplaatsing. Wanneer de stappenmotordriver een pulssignaal ontvangt, stuurt deze de stappenmotor aan om met een vaste hoek in de ingestelde richting te roteren. Een servomotor is een servosysteem waarin elektrische signalen worden omgezet in koppel en snelheid om een ​​object aan te drijven, waarmee snelheid en positioneringsnauwkeurigheid kunnen worden geregeld.

 

✓ Stappenmotoren en servomotoren verschillen aanzienlijk in hun eigenschappen bij lage frequenties, momentfrequenties en overbelastingscapaciteit.

Nauwkeurigheid van de besturing: hoe meer fasen en rijen stappenmotoren, hoe hoger de nauwkeurigheid; de nauwkeurigheid van de besturing van AC-servomotoren wordt gegarandeerd door de roterende encoder aan het uiteinde van de motoras, hoe meer encoderschalen, hoe hoger de nauwkeurigheid.

✓ Laagfrequente eigenschappen: stappenmotoren zijn gevoelig voor laagfrequente trillingen bij lage snelheden. Deze laagfrequente trillingen, die inherent zijn aan het werkingsprincipe van de stappenmotor, zijn nadelig voor de normale werking van de machine. Om deze trillingen te verhelpen, wordt doorgaans dempingstechnologie gebruikt. AC-servosystemen beschikken over een resonantieonderdrukkingsfunctie, die het gebrek aan stijfheid van de machine kan compenseren. Hierdoor verloopt de werking zeer soepel en treden er zelfs bij lage snelheden geen trillingen op.

✓ Koppel-frequentiekarakteristieken: het uitgangskoppel van stappenmotoren neemt af met toenemende snelheid, waardoor hun maximale bedrijfssnelheid 300-600 RPM is; servomotoren kunnen het nominale koppel leveren tot de nominale snelheid (doorgaans 2000-3000 RPM), en boven de nominale snelheid is het vermogen constant.

✓ Overbelastingscapaciteit: stappenmotoren hebben geen overbelastingscapaciteit; servomotoren hebben een sterke overbelastingscapaciteit.

✓ Reactiesnelheid: stappenmotoren hebben 200-400 ms nodig om vanuit stilstand op bedrijfssnelheid te accelereren (enkele honderden omwentelingen per minuut); AC-servomotoren accelereren sneller en kunnen worden gebruikt in situaties waar snel starten en stoppen vereist is. De Panasonic MASA 400W AC-servomotor accelereert bijvoorbeeld in slechts enkele milliseconden van stilstand naar zijn nominale snelheid van 3000 RPM.

Operationele prestaties: stappenmotoren worden in een open-lusregeling aangestuurd en zijn gevoelig voor stapverlies of blokkering wanneer de startfrequentie te hoog is of de belasting te groot, en voor doorschieten wanneer de snelheid te hoog is bij het stoppen. AC-servomotoren worden in een gesloten-lusregeling aangestuurd, waardoor de driver het feedbacksignaal van de motorcoder direct kan uitlezen. Hierdoor is er over het algemeen geen sprake van stapverlies of doorschieten bij de stappenmotor en zijn de regelprestaties betrouwbaarder.

 

AC-servomotoren presteren beter dan stappenmotoren, maar stappenmotoren hebben als voordeel dat ze goedkoper zijn. AC-servomotoren zijn superieur aan stappenmotoren wat betreft reactiesnelheid, overbelastingscapaciteit en bedrijfsprestaties, maar stappenmotoren worden in minder veeleisende toepassingen gebruikt vanwege hun gunstige prijs-prestatieverhouding. Met behulp van closed-loop technologie kunnen closed-loop stappenmotoren een uitstekende nauwkeurigheid en efficiëntie bieden, waarmee ze een deel van de prestaties van servomotoren kunnen evenaren, en bovendien het voordeel hebben van een lagere prijs.

 

Vooruitkijken en opkomende gebieden in kaart brengen. De toepassingen van stappenmotoren hebben structurele veranderingen ondergaan, waarbij de traditionele markt verzadigd is geraakt en nieuwe industrieën ontstaan. De besturingsmotoren en aandrijfsystemen van het bedrijf zijn sterk vertegenwoordigd in medische instrumenten, servicerobots, industriële automatisering, informatie- en communicatietechnologie, beveiliging en andere opkomende industrieën. Deze sectoren vertegenwoordigen een relatief groot deel van de totale omzet en groeien snel. De vraag naar stappenmotoren hangt samen met de economie, de technologie, het niveau van industriële automatisering en het niveau van technische ontwikkeling van de stappenmotoren zelf. De markt is verzadigd in traditionele industrieën zoals kantoorautomatisering, digitale camera's en huishoudelijke apparaten, terwijl er voortdurend nieuwe industrieën ontstaan, zoals 3D-printing, zonne-energieopwekking, medische apparatuur en automobieltoepassingen.

Velden	Specifieke toepassingen
Kantoorautomatisering	Printers, scanners, kopieerapparaten, multifunctionele printers, enz.
Podiumverlichting	Lichtrichtingsregeling, scherpstelling, kleurverschuiving, spotcontrole, lichteffecten, enz.
Bankwezen	Geldautomaten, het drukken van bankbiljetten, de productie van bankpassen, geldtelmachines, enz.
Medisch	CT-scanner, hematologie-analysator, biochemie-analysator, enz.
Industrieel	Textielmachines, verpakkingsmachines, robots, transportbanden, assemblagelijnen, plaatsingsmachines, enz.
Mededeling	Signaalconditionering, positionering van mobiele antennes, enz.
Beveiliging	Bewegingsdetectie voor bewakingscamera's.
Automobiel	Olie-/gasklepbediening, licht stuursysteem.

 

Opkomende industrie 1: 3D-printen blijft baanbrekende R&D-technologieën ontwikkelen en de toepassingsmogelijkheden in de downstream-sector verbreden, met een groei van circa 30% op zowel de binnenlandse als de internationale markt. 3D-printen is gebaseerd op digitale modellen, waarbij materiaal laagje voor laagje wordt gestapeld om fysieke objecten te creëren. De motor is een belangrijk onderdeel van de 3D-printer; de nauwkeurigheid van de motor beïnvloedt het 3D-printresultaat. Over het algemeen worden stappenmotoren gebruikt in 3D-printers. In 2019 bedroeg de wereldwijde 3D-printindustrie $ 12 miljard, een stijging van 30% ten opzichte van het voorgaande jaar.

 

Opkomende industrie 2: Mobiele robots zijn computergestuurd en beschikken over functies zoals beweging, automatische navigatie, multisensorbesturing, netwerkinteractie, enz. Het belangrijkste gebruik in de praktijk is het hanteren van objecten, met een hoge mate van desstandaardisatie.

Stappenmotoren worden gebruikt in de aandrijfmodule van mobiele robots, en de hoofdaandrijfstructuur is samengesteld uit aandrijfmotoren en reductietandwielen (versnellingsbakken). Hoewel de Chinese industrie voor industriële robots later op gang is gekomen dan in het buitenland, loopt China voor op andere landen op het gebied van mobiele robots. Momenteel worden de kerncomponenten van mobiele robots voornamelijk in eigen land geproduceerd, en Chinese bedrijven voldoen in principe aan alle nauwkeurigheidseisen. Er zijn dan ook weinig concurrerende buitenlandse bedrijven.

 

De Chinese markt voor mobiele robots zal in 2019 een omvang van circa 6,2 miljard dollar bereiken, een stijging van 45% ten opzichte van het voorgaande jaar. De internationale introductie van professionele schoonmaakrobots zorgt voor een aanzienlijke verbetering van de schoonmaakefficiëntie. De lancering van de "tweede robot" in 2018 volgt op de introductie van de humanoïde robot. De "tweede robot" is een intelligente commerciële stofzuigrobot met meerdere sensoren die obstakels, trappen en menselijke bewegingen detecteren. Hij kan drie uur werken op één acculading en een oppervlakte tot 1500 vierkante meter reinigen. De "tweede robot" kan een groot deel van het dagelijkse werk van het schoonmaakpersoneel overnemen en de frequentie van stofzuigen en schoonmaken verhogen, naast de bestaande schoonmaakwerkzaamheden.

 

Opkomende industrie 3: Met de introductie van 5G neemt het aantal antennes voor communicatiebasisstations toe, evenals het aantal benodigde motoren. Over het algemeen zijn er 3 antennes nodig voor gewone communicatiebasisstations, 4-6 antennes voor 4G-basisstations, en dit aantal neemt verder toe voor 5G-toepassingen, omdat zowel traditionele mobiele telefooncommunicatie als IoT-communicatietoepassingen moeten worden ondersteund. Regelmotoren met tandwielkasten worden steeds vaker op maat gemaakt voor antenne-installaties van basisstations. Voor elke ESC-antenne wordt één regelmotor met tandwielkast gebruikt.

 

 

Het aantal 4G-zendmasten is in 2019 met 1,72 miljoen toegenomen en de uitbouw van 5G zal naar verwachting een nieuwe cyclus inluiden. In 2019 telde China 8,41 miljoen mobiele zendmasten, waarvan 5,44 miljoen 4G-zendmasten waren, goed voor 65%. Het aantal nieuwe 4G-zendmasten steeg in 2019 met 1,72 miljoen, het hoogste aantal sinds 2015. Dit was voornamelijk te danken aan 1) de uitbreiding van het netwerk om blinde vlekken in landelijke gebieden te dekken en 2) de upgrade van de capaciteit van het kernnetwerk ter voorbereiding op de uitbouw van het 5G-netwerk. De commerciële 5G-licenties in China werden in juni 2019 afgegeven en tegen mei 2020 zullen er landelijk meer dan 250.000 5G-zendmasten operationeel zijn.

 

Opkomende industrie 5: Medische apparaten vormen een van de belangrijkste toepassingsgebieden voor stappenmotoren en zijn een van de segmenten waarin Vic-Tech sterk vertegenwoordigd is. Van metaal tot kunststof, medische apparaten vereisen een hoge mate van precisie in hun productie. Veel fabrikanten van medische apparaten gebruiken servomotoren om aan de nauwkeurigheidseisen te voldoen, maar omdat stappenmotoren economischer en kleiner zijn dan servomotoren en de nauwkeurigheid voldoet aan de eisen van sommige medische apparaten, worden stappenmotoren steeds vaker gebruikt in de medische apparatenindustrie en vervangen ze zelfs gedeeltelijk servomotoren.