Een stappenmotor is een apparaat voor discrete beweging. Moderne digitale regeltechnologie speelt hierbij een essentiële rol. In de huidige digitale regeltechniek is de toepassing van stappenmotoren zeer uitgebreid. Met de komst van volledig digitale AC-servosystemen worden AC-servomotoren ook steeds vaker gebruikt in digitale besturingssystemen. Om te voldoen aan de ontwikkelingstrend van digitale besturing, gebruiken de meeste bewegingsbesturingssystemen een stappenmotor of een volledig digitale AC-servomotor als motorimplementatie. Hoewel beide vergelijkbaar zijn in regelmodus (burst- en richtingssignalen), zijn er aanzienlijke verschillen in prestaties en toepassing. Vergelijk nu de prestaties van beide.

De regelnauwkeurigheid is anders

De staphoek van een tweefasige hybride stappenmotor is doorgaans 3,6 graden en 1,8 graden, en die van een vijffasige hybride stappenmotor is doorgaans 0,72 graden en 0,36 graden. Er zijn ook hoogwaardige stappenmotoren met kleinere staphoeken. Zoals de stappenmotor voor een draadloopmachine, met een staphoek van 0,09 graden. De staphoek van een driefasige hybride stappenmotor kan worden ingesteld met een draaiknop. De codeschakelaar is ingesteld op 1,8 graden, 0,9 graden, 0,72 graden, 0,36 graden, 0,18 graden, 0,09 graden, 0,072 graden en 0,036 graden, en is compatibel met de staphoek van een tweefasige en vijffasige hybride stappenmotor.

De nauwkeurigheid van de AC-servomotor wordt gegarandeerd door de roterende encoder aan de achterzijde van de motoras. Voor een volledig digitale AC-servomotor van Panasonic, bijvoorbeeld met een standaard 2500-draads encoder, levert de driver, die gebruikmaakt van viervoudige frequentietechnologie, een pulsequivalent van 360 graden / 10.000 / 0,3036 graden. Voor motoren met 17-bits encoders ontvangt de driver 217 = 131.072 pulsmotoren per omwenteling, oftewel een pulsequivalent van 360 graden / 131.072 = 9,89 seconden. Dit is 1/655 van het pulsequivalent van de stappenmotor met een staphoek van 1,8 graden.

Lage frequentiekarakteristieken zijn anders

Stappenmotoren bij lage snelheden zijn gevoelig voor trillingen bij lage frequenties. De trillingsfrequentie is afhankelijk van de belasting en de aandrijfprestaties. Over het algemeen wordt aangenomen dat de trillingsfrequentie de helft is van de onbelaste startfrequentie van de motor. Dit trillingsverschijnsel bij lage frequenties, dat wordt bepaald door het werkingsprincipe van de stappenmotor, is zeer ongunstig voor de normale werking van de machine. Wanneer de stappenmotor bij lage snelheden werkt, moet over het algemeen dempingstechnologie worden gebruikt om trillingen bij lage frequenties te ondervangen, bijvoorbeeld in de motor plus demper, of in de aandrijving met behulp van subtechnologie.

De AC-servomotor loopt zeer soepel, zelfs bij lage snelheid treedt er geen trilling op. Het AC-servosysteem met resonantieonderdrukkingsfunctie kan het gebrek aan mechanische stijfheid compenseren en beschikt over een frequentieresolutiefunctie (FFT) die het mechanische resonantiepunt kan detecteren en het systeem eenvoudig kan aanpassen.

Momentfrequentiekarakteristieken zijn verschillend

Het uitgangskoppel van de stappenmotor neemt af naarmate de snelheid toeneemt en neemt drastisch af bij hogere snelheden. De maximale bedrijfssnelheid ligt daarom doorgaans tussen 300 en 600 tpm. Een AC-servomotor voor een constant koppel, dat wil zeggen dat het nominale toerental (meestal 2000 of 3000 tpm) het nominale koppel kan leveren, hoger dan het nominale toerental voor een constant vermogen.

Overbelastingscapaciteit is verschillend

Stappenmotoren hebben over het algemeen geen overbelastbaarheid. AC-servomotoren hebben een sterke overbelastbaarheid. Panasonic AC-servosystemen hebben bijvoorbeeld een overbelastbaarheid voor snelheid en koppel. Het maximale koppel is drie keer het nominale koppel en kan worden gebruikt om het traagheidsmoment van de traagheidsbelasting te overwinnen op het moment van activering. Omdat stappenmotoren geen overbelastbaarheid hebben, is het vaak nodig om een ​​hoger motorkoppel te selecteren om dit traagheidsmoment te overwinnen. Bij normaal gebruik van de machine, zonder de noodzaak van zo'n hoog koppel, treedt er een momentverlies op.

Hardloopprestaties zijn anders

Stappenmotorregeling voor de open-loopregeling, de startfrequentie is te hoog of de belasting is te groot en is gevoelig voor stealing- of stall-verschijnselen, het stoppen van de hoge snelheid is gevoelig voor overshoot-verschijnselen, dus om de regelnauwkeurigheid te garanderen, moet L worden behandeld en het probleem worden vertraagd.

AC-servoaandrijfsysteem voor gesloten-lusregeling, de driver kan direct op de feedbacksignaalbemonstering van de motorencoder worden aangesloten, de interne configuratie van de locatie-ring en de snelheidslus, er verschijnen over het algemeen geen stappenmotorstappen of overshoot-verschijnselen, de regelprestaties zijn betrouwbaarder.

De snelheidsresponsprestaties zijn anders

Stappenmotoren hebben 200 tot 400 milliseconden nodig om van statische versnelling naar werksnelheid (meestal honderden omwentelingen per minuut) te gaan. AC-servosystemen versnellen de prestaties van bijvoorbeeld een Panasonic MSMA400W AC-servomotor, van statische versnelling naar de nominale snelheid van 3000 tpm, in slechts enkele milliseconden. Dit kan worden gebruikt voor snelle start- en stopregeling.

Kortom, het AC-servosysteem is op veel prestatiegebieden superieur aan stappenmotoren. In minder veeleisende situaties worden stappenmotoren echter vaak gebruikt voor de implementatie van de motor. Houd daarom bij het ontwerpen van het besturingssysteem rekening met de besturingsvereisten, kosten en andere factoren en kies de juiste besturing voor de motor.

Een stappenmotor is een actuator die elektrische pulsen omzet in hoekverplaatsingen. Wanneer de stappenmotordriver een pulssignaal ontvangt, wordt de stappenmotor aangestuurd om met een vaste hoek (en staphoek) in de ingestelde richting te draaien.

U kunt het aantal pulsen regelen om de hoekverplaatsing te regelen en zo nauwkeurige positionering te bereiken. Tegelijkertijd kunt u de pulsfrequentie regelen om de snelheid en acceleratie van de motor te regelen en zo de snelheid te bereiken.

Stappenmotoren worden onderverdeeld in drie soorten: permanente magneet (PM), reactieve (VR) en hybride (HB)

De stap van een permanente magneet is over het algemeen tweefasig, het koppel en volume zijn klein, de staphoek is over het algemeen 7,5 graden of 15 graden;

De reactiestap is over het algemeen driefasig en kan een groot koppel bereiken. De staphoek is doorgaans 1,5 graden, maar het lawaai en de trillingen zijn aanzienlijk. In Europa, de Verenigde Staten en andere ontwikkelde landen zijn deze technieken al 80 jaar niet meer toegepast.

De gemengde stap heeft het voordeel dat het permanente magnetisme en het reactietype worden gemengd. Er is een onderscheid tussen tweefasen- en vijffasenstappen: de steile hoek bij twee stappen is over het algemeen 1,8 graden en bij vijf stappen is de steile hoek doorgaans 0,72 graden. Deze stappenmotor is de meest gebruikte.