Стъпкови двигателиСтъпковите двигатели и серво двигателите са устройства за дискретно движение с предимство в ниската цена пред серво моторите, които преобразуват механична и електрическа енергия. Двигател, който преобразува механичната енергия в електрическа, се нарича „генератор“; двигател, който преобразува електрическата енергия в механична енергия, се нарича „мотор“. Стъпковите двигатели и серво моторите са продукти за управление на движението, които могат прецизно да локализират движението на автоматизирано оборудване и начина, по който то се движи, и се използват главно в производството на автоматизирано оборудване.
Съществуват три вида ротори на стъпкови двигатели: реактивни (тип VR), с постоянен магнит (тип PM) и хибридни (тип HB). 1) Реактивни (тип VR): зъбно колело със зъби на ротора. 2) С постоянен магнит (тип PM): ротор с постоянен магнит. 3) Хибридни (тип HB): зъбно колело с постоянен магнит и зъби на ротора. Стъпковите двигатели се класифицират според намотките на статора: има двуфазни, трифазни и петфазни серии. Двигателите с два статора стават двуфазни, а тези с пет статора се наричат петфазни двигатели. Колкото повече фази и бийтове има един стъпков двигател, толкова по-точен е той.
HB двигателите могат да постигнат много прецизно малко инкрементално стъпково движение, докато PM двигателите обикновено не изискват висока точност на управление.HB двигателиможе да постигне сложни, прецизни изисквания за управление на линейно движение. PM двигателите са сравнително малки по въртящ момент и обем, обикновено не изискват висока точност на управление и са по-икономични по отношение на разходите. Индустрии: текстилни машини, опаковане на храни. По отношение на производствения процес и точността на управление на двигателя,HB стъпкови двигателиса по-висок клас от стъпковите двигатели с PM.
Стъпковите двигатели и серво двигателите са продукти за управление на движението, но се различават по производителността си. Стъпковият двигател е дискретно устройство за движение, което получава команда и изпълнява стъпка. Стъпковите двигатели преобразуват входния импулсен сигнал в ъглово отместване. Когато драйверът на стъпковия двигател получи импулсен сигнал, той го завърта с фиксиран ъгъл в зададената посока. Серво двигателят е серво система, в която електрическите сигнали се преобразуват във въртящ момент и скорост, за да управляват обект на управление, който може да контролира скоростта и точността на позицията.
✓ Стъпковите двигатели и серво двигателите са доста различни по отношение на нискочестотните характеристики, характеристиките на моментната честота и капацитета на претоварване:.
Точност на управление: колкото повече фази и редове има стъпкови двигатели, толкова по-висока е точността; точността на управление на AC серво двигателите се гарантира от ротационния енкодер в задния край на вала на двигателя, колкото повече скали има енкодер, толкова по-висока е точността.
✓ Нискочестотни характеристики: стъпковите двигатели са склонни към нискочестотни вибрации при ниски скорости. Това нискочестотно вибрационно явление, определено от принципа на работа на стъпковите двигатели, е вредно за нормалната работа на машината и обикновено използва технология за демпфиране, за да преодолее нискочестотните вибрации. AC серво системите имат функция за потискане на резонанса, която може да покрие липсата на твърдост на машината. Работата е много плавна и не се появяват вибрации дори при ниски скорости.
✓ Характеристики въртящия момент-честота: изходният въртящ момент на стъпковите двигатели намалява с увеличаване на скоростта, така че максималната им работна скорост е 300-600 об/мин; серво двигателите могат да генерират номинален въртящ момент до номиналната скорост (обикновено 2000-3000 об/мин), а над номиналната скорост изходната мощност е постоянна.
✓ Възможност за претоварване: стъпковите двигатели нямат възможност за претоварване; серво двигателите имат силна възможност за претоварване.
✓ Производителност на реакция: стъпковите двигатели се нуждаят от 200-400 ms, за да ускорят от покой до работна скорост (няколкостотин оборота в минута); AC сервомоторът има по-добри характеристики на ускорение и може да се използва в ситуации на управление, изискващи бързо стартиране/спиране. Например, AC сервомоторът Panasonic MASA 400W ускорява от покой до номиналната си скорост от 3000 об/мин само за няколко милисекунди.
Работни характеристики: стъпковите двигатели се управляват с отворен контур и са склонни към загуба на стъпка или блокиране, когато началната честота е твърде висока или натоварването е твърде голямо, и към превишаване, когато скоростта е твърде висока при спиране; AC сервомоторът се управлява със затворен контур и драйверът може директно да взема проби от сигнала за обратна връзка на енкодера на двигателя, така че обикновено няма загуба на стъпка или превишаване на стъпковия двигател и управлението е по-надеждно.
AC серво двигателите са по-добри от стъпковите двигатели по отношение на производителността, но стъпковите двигатели имат предимството на ниската цена. AC серво двигателите превъзхождат стъпковите двигатели по отношение на скоростта на реакция, капацитета на претоварване и работните характеристики, но стъпковите двигатели се използват в някои по-малко взискателни сценарии поради предимството им в съотношението цена-производителност. С използването на технология със затворен контур, стъпковите двигатели със затворен контур могат да осигурят отлична точност и ефективност, което им позволява да постигнат част от производителността на серво двигателите, но също така имат предимството на ниската цена.
Погледнете напред и очертайте нововъзникващите области. Приложенията на стъпковите двигатели претърпяха структурни промени, като традиционният пазар достигна насищане и се появиха нови индустрии. Продуктите на компанията за управляващи двигатели и задвижващи системи са дълбоко внедрени в медицински инструменти, сервизни роботи, индустриална автоматизация, информация и комуникации, сигурност и други нововъзникващи индустрии, които представляват сравнително голям дял от общия бизнес и нарастват с бързи темпове. Търсенето на стъпкови двигатели е свързано с икономиката, технологиите, нивото на индустриална автоматизация и нивото на техническо развитие на самите стъпкови двигатели. Пазарът е достигнал насищане в традиционни индустрии като офис автоматизация, цифрови фотоапарати и домакински уреди, докато продължават да се появяват нови индустрии, като 3D печат, производство на слънчева енергия, медицинско оборудване и автомобилни приложения.
| Полета | Специфични приложения |
| Автоматизация на офиса | Принтери, скенери, копирни машини, многофункционални устройства и др. |
| Сценично осветление | Контрол на посоката на светлината, фокус, промяна на цвета, контрол на точката, светлинни ефекти и др. |
| Банково дело | Банкомати, печат на банкноти, производство на банкови карти, машини за броене на пари и др. |
| Медицински | Компютърна томография, хематологичен анализатор, биохимичен анализатор и др. |
| Индустриален | Текстилни машини, опаковъчни машини, роботи, конвейери, монтажни линии, машини за поставяне и др. |
| Комуникация | Кондициониране на сигнала, позициониране на мобилни антени и др. |
| Сигурност | Контрол на движението за камери за наблюдение. |
| Автомобилна индустрия | Управление на клапаните за масло/газ, система за леко кормилно управление. |
Развиваща се индустрия 1: 3D печатът продължава да прави пробиви в технологиите за научноизследователска и развойна дейност и да разширява сценариите на приложение в низходящия сектор, като вътрешният и международният пазар нарастват с приблизително 30%. 3D печатът се основава на цифрови модели, като материалите се наслагват слой по слой, за да се създадат физически обекти. Двигателят е важен захранващ компонент на 3D принтера, точността на двигателя влияе върху ефекта на 3D печата, като обикновено 3D печатът използва стъпкови двигатели. През 2019 г. глобалният мащаб на индустрията за 3D печат достигна 12 милиарда долара, което е увеличение с 30% на годишна база.
Развиваща се индустрия 2: Мобилните роботи се управляват от компютър, с функции като движение, автоматична навигация, многосензорно управление, мрежово взаимодействие и др. Най-важното приложение в практическото производство е манипулирането, с висока степен на нестандартизация.
В задвижващия модул на мобилните роботи се използват стъпкови двигатели, а основната задвижваща структура е сглобена от задвижващи двигатели и редуктори (скоростни кутии). Въпреки че местната индустрия за индустриални роботи стартира късно в сравнение с чуждестранните страни, тя изпреварва чуждестранните страни в областта на мобилните роботи. В момента основните компоненти на мобилните роботи се произвеждат предимно в страната, а местните предприятия са постигнали изискванията за точност във всички аспекти, като има по-малко чуждестранни конкурентни предприятия.
Пазарът на мобилни роботи в Китай ще бъде приблизително 6,2 милиарда долара през 2019 г., което е с 45% повече на годишна база. Международно пускане на пазара на професионални роботи за почистване със значително увеличение на ефективността на почистване. Пускането на пазара на „втория робот“ през 2018 г. следва пускането на пазара на хуманоидния робот. „Вторият робот“ е интелигентен търговски робот за прахосмукачка с множество сензори за откриване на препятствия, стълби и човешко движение. Той може да работи три часа с едно зареждане и може да почиства до 1500 квадратни метра. „Вторият робот“ може да замени по-голямата част от ежедневното натоварване на почистващия персонал и може да увеличи честотата на прахосмукачка и почистване в допълнение към съществуващата почистваща работа.
Развиваща се индустрия 3: С въвеждането на 5G, броят на антените за комуникационни базови станции се увеличава, както и броят на необходимите двигатели. Като цяло, за обикновени комуникационни базови станции са необходими 3 антени, за 4G базови станции 4-6 антени, а броят на базовите станции и антените за 5G приложения се увеличава допълнително, тъй като те трябва да покриват традиционната мобилна комуникация и IoT комуникационни приложения. Продуктите за управляващи двигатели с компоненти за скоростна кутия се превръщат в масова разработка по поръчка за антенни инсталации за базови станции. За всяка ESC антена се използва един управляващ двигател с скоростна кутия.
Броят на 4G базовите станции се е увеличил с 1,72 милиона през 2019 г., а се очаква изграждането на 5G да отвори нов цикъл. През 2019 г. броят на базовите станции за мобилни телефони в Китай достигна 8,41 милиона, от които 5,44 милиона са 4G базови станции, което представлява 65%. През 2019 г. броят на новите 4G базови станции се е увеличил с 1,72 милиона, най-много от 2015 г. насам, главно поради 1) разширяване на мрежата за покриване на слепите зони в селските райони. 2) Капацитетът на основната мрежа ще бъде обновен, за да се положат основите за изграждане на 5G мрежа. Търговският лиценз за 5G в Китай ще бъде издаден през юни 2019 г., а до май 2020 г. в цялата страна ще бъдат открити над 250 000 5G базови станции.
Развиваща се индустрия 5: Медицинските изделия са един от основните сценарии на приложение на стъпковите двигатели и са един от сегментите, в които Vic-Tech е силно ангажирана. От метал до пластмаса, медицинските изделия изискват високо ниво на прецизност в производството си. Много производители на медицински изделия използват серво двигатели, за да отговорят на изискванията за точност, но тъй като стъпковите двигатели са по-икономични и по-малки от сервомоторите, а точността може да достигне някои медицински изделия, стъпковите двигатели се използват в производството на медицински изделия и дори заместват някои серво двигатели.
Време на публикуване: 19 май 2023 г.