Motoare pas cu passunt dispozitive cu mișcare discretă cu un avantaj de cost redus față de servomotoare, fiind dispozitive care convertesc energia mecanică și electrică. Un motor care convertește energia mecanică în energie electrică se numește „generator”; un motor care convertește energia electrică în energie mecanică se numește „motor”. Motoarele pas cu pas și servomotoarele sunt produse de control al mișcării care pot localiza cu precizie mișcarea echipamentelor de automatizare și modul în care aceasta se mișcă și sunt utilizate în principal în fabricarea echipamentelor de automatizare.
Există trei tipuri de rotor pentru motoare pas cu pas: reactiv (tip VR), magnet permanent (tip PM) și hibrid (tip HB). 1) Reactiv (tip VR): angrenaj cu dinți de rotor. 2) Magnet permanent (tip PM): rotor cu magnet permanent. 3) Hibrid (tip HB): angrenaj cu magnet permanent și dinți de rotor. Motoarele pas cu pas sunt clasificate în funcție de înfășurările de pe stator: există serii bifazate, trifazate și pentafazate. Motoarele cu doi statori devin motoare bifazate, iar cele cu cinci statori se numesc motoare pentafazate. Cu cât un motor pas cu pas are mai multe faze și bătăi, cu atât este mai precis.
Motoarele HB pot realiza mișcări incrementale mici foarte precise, în timp ce motoarele PM nu necesită, în general, o precizie ridicată a controlului.Motoare HBpoate îndeplini cerințe complexe și precise de control al mișcării liniare. Motoarele PM au un cuplu și un volum relativ mici, în general nu necesită o precizie ridicată a controlului și sunt mai economice ca și cost. Industrii: utilaje textile, ambalarea alimentelor. În ceea ce privește procesul de producție și precizia controlului motorului,Motoare pas cu pas HBsunt mai performante decât motoarele pas cu pas PM.
Motoarele pas cu pas și servomotoarele sunt ambele produse de control al mișcării, dar diferă prin performanța lor. Un motor pas cu pas este un dispozitiv de mișcare discretă care primește o comandă și execută un pas. Motoarele pas cu pas convertesc semnalul impulsiv de intrare într-o deplasare unghiulară. Când driverul motorului pas cu pas primește un semnal impulsiv, acesta acționează motorul pas cu pas pentru a se roti cu un unghi fix în direcția setată. Un servomotor este un sistem servo în care semnalele electrice sunt convertite în cuplu și viteză pentru a acționa un obiect de control, care poate controla viteza și precizia poziției.
✓ Motoarele pas cu pas, servomotoarele sunt destul de diferite în ceea ce privește caracteristicile de joasă frecvență, caracteristicile de frecvență a momentului și capacitatea de supraîncărcare.
Precizia controlului: cu cât sunt mai multe faze și rânduri de motoare pas cu pas, cu atât este mai mare precizia; precizia controlului servomotoarelor de curent alternativ este garantată de encoderul rotativ din capătul din spate al arborelui motorului, cu cât este mai mare scala encoderului, cu atât este mai mare precizia.
✓ Caracteristici de joasă frecvență: motoarele pas cu pas sunt predispuse la fenomene de vibrații de joasă frecvență la viteze mici. Acest fenomen de vibrații de joasă frecvență, determinat de principiul de funcționare al motoarelor pas cu pas, este dăunător funcționării normale a mașinii și, în general, utilizează tehnologia de amortizare pentru a depăși fenomenul de vibrații de joasă frecvență; servosistemele de curent alternativ au funcție de suprimare a rezonanței, care poate acoperi lipsa de rigiditate a mașinii. Funcționarea este foarte lină și nu apare niciun fenomen de vibrații chiar și la viteze mici.
✓ Caracteristici cuplu-frecvență: cuplul de ieșire al motoarelor pas cu pas scade odată cu creșterea vitezei, astfel încât viteza lor maximă de funcționare este de 300-600 RPM; servomotoarele pot genera cuplu nominal până la viteza nominală (în general 2000-3000 RPM), iar peste viteza nominală este o putere de ieșire constantă.
✓ Capacitate de suprasarcină: motoarele pas cu pas nu au capacitate de suprasarcină; servomotoarele au o capacitate mare de suprasarcină.
✓ Performanță de răspuns: motoarele pas cu pas au nevoie de 200-400 ms pentru a accelera de la staționare la viteza de funcționare (câteva sute de rotații pe minut); servomotoarele de curent alternativ au performanțe de accelerare mai bune și pot fi utilizate în situații de control care necesită pornire/oprire rapidă. Servomotorul de curent alternativ Panasonic MASA 400W, de exemplu, accelerează de la staționare la viteza nominală de 3000 RPM în doar câteva milisecunde.
Performanță operațională: motoarele pas cu pas sunt controlate în buclă deschisă și sunt predispuse la pierderi de treaptă sau blocare atunci când frecvența de pornire este prea mare sau sarcina este prea mare și la depășiri atunci când viteza este prea mare la oprire; servomotoarele de curent alternativ sunt controlate în buclă închisă, iar driverul poate eșantiona direct semnalul de feedback al encoderului motorului, astfel încât, în general, nu există pierderi de treaptă sau depășiri ale motorului pas cu pas, iar performanța de control este mai fiabilă.
Servomotoarele de curent alternativ sunt superioare motoarelor pas cu pas în ceea ce privește performanța, dar motorul pas cu pas are avantajul prețului scăzut. Servomotoarele de curent alternativ sunt superioare motoarelor pas cu pas în ceea ce privește viteza de răspuns, capacitatea de supraîncărcare și performanța de funcționare, însă motoarele pas cu pas sunt utilizate în unele scenarii mai puțin solicitante datorită avantajului lor cost-performanță. Cu ajutorul tehnologiei în buclă închisă, motoarele pas cu pas în buclă închisă pot oferi o precizie și o eficiență excelente, ceea ce poate atinge o parte din performanța servomotoarelor, dar are și avantajul prețului scăzut.
Priviți în perspectivă și definiți domeniile emergente. Aplicațiile motoarelor pas cu pas au suferit schimbări structurale, piața tradițională ajungând la saturație și apărând noi industrii. Motoarele de control și produsele sistemelor de acționare ale companiei sunt profund dezvoltate în instrumente medicale, roboți de service, automatizări industriale, informație și comunicații, securitate și alte industrii emergente, care reprezintă o pondere relativ mare din afacerea totală și cresc într-un ritm rapid. Cererea de motoare pas cu pas este legată de economie, tehnologie, nivelul de automatizare industrială și nivelul de dezvoltare tehnică a motoarelor pas cu pas în sine. Piața a atins saturația în industriile tradiționale, cum ar fi automatizarea birourilor, camerele digitale și electrocasnicele, în timp ce noi industrii continuă să apară, cum ar fi imprimarea 3D, generarea de energie solară, echipamentele medicale și aplicațiile auto.
| Câmpuri | Aplicații specifice |
| Automatizare de birou | Imprimante, scanere, copiatoare, multifuncționale etc. |
| Iluminare scenică | Controlul direcției luminii, focalizarea, schimbarea culorii, controlul spotului, efectele de iluminare etc. |
| Bancar | Bancomate, imprimare bancnote, producție carduri bancare, mașini de numărat bani etc. |
| Medical | scaner CT, analizor hematologic, analizor biochimic etc. |
| Industrial | Mașini textile, mașini de ambalat, roboți, benzi transportoare, linii de asamblare, mașini de plasare etc. |
| Comunicare | Condiționarea semnalului, poziționarea antenei mobile etc. |
| Securitate | Controlul mișcării pentru camerele de supraveghere. |
| Automotive | Controlul supapelor de ulei/gaz, sistem de direcție ușor. |
Industrie emergentă 1: Imprimarea 3D continuă să facă progrese în tehnologia de cercetare și dezvoltare și să extindă scenariile de aplicare în aval, piețele interne și internaționale crescând cu o rată de aproximativ 30%. Imprimarea 3D se bazează pe modele digitale, stivuind materiale strat cu strat pentru a crea obiecte fizice. Motorul este o componentă importantă de putere a imprimantei 3D, precizia motorului afectând efectul imprimării 3D, în general imprimarea 3D folosind motoare pas cu pas. În 2019, scara globală a industriei de imprimare 3D a fost de 12 miliarde de dolari, o creștere de 30% față de anul precedent.
Industrie emergentă 2: Roboții mobili sunt controlați de computer, având funcții precum mișcarea, navigarea automată, controlul multi-senzor, interacțiunea în rețea etc. Cea mai importantă utilizare în producția practică este manipularea, cu un grad ridicat de nestandardizare.
Motoarele pas cu pas sunt utilizate în modulul de acționare al roboților mobili, iar structura principală de acționare este asamblată din motoare de acționare și angrenaje de reducere (cutii de viteze). Deși industria autohtonă a roboților industriali a început târziu în comparație cu țările străine, aceasta este cu un pas înaintea țărilor străine în domeniul roboților mobili. În prezent, componentele de bază ale roboților mobili sunt produse în principal pe plan intern, iar întreprinderile autohtone au atins practic cerințele de precizie în toate aspectele, existând mai puține întreprinderi concurente străine.
Piața roboților mobili din China va ajunge la aproximativ 6,2 miliarde de dolari în 2019, în creștere cu 45% față de anul precedent. Lansarea internațională a roboților de curățenie profesionali cu o creștere semnificativă a eficienței curățării. Lansarea „celui de-al doilea robot” în 2018 urmează lansării robotului umanoid. „Al doilea robot” este un robot de aspirare comercial inteligent, cu senzori multipli pentru a detecta obstacole, scări și mișcarea umană. Poate funcționa timp de trei ore cu o singură încărcare și poate curăța până la 1.500 de metri pătrați. „Al doilea robot” poate înlocui cea mai mare parte a volumului de muncă zilnic al personalului de curățenie și poate crește frecvența aspirării și curățării, pe lângă lucrările de curățenie existente.
Industria emergentă 3: Odată cu introducerea 5G, numărul de antene pentru stațiile de bază de comunicații este în creștere, precum și numărul de motoare necesare. În general, sunt necesare 3 antene pentru stațiile de bază de comunicații obișnuite, 4-6 antene pentru stațiile de bază 4G, iar numărul de stații de bază și antene pentru aplicațiile 5G crește în continuare, deoarece acestea trebuie să acopere aplicațiile tradiționale de comunicare prin telefonie mobilă și aplicațiile de comunicare IoT. Produsele cu motoare de control cu componente de cutie de viteze devin o dezvoltare personalizată principală pentru instalațiile de antene pentru stații de bază. Pentru fiecare antenă ESC se utilizează un motor de control cu cutie de viteze.
Numărul stațiilor de bază 4G a crescut cu 1,72 milioane în 2019, iar construcția rețelelor 5G este așteptată să deschidă un nou ciclu. În 2019, numărul stațiilor de bază pentru telefonia mobilă din China a ajuns la 8,41 milioane, dintre care 5,44 milioane au fost stații de bază 4G, reprezentând 65%. În 2019, numărul de noi stații de bază 4G a crescut cu 1,72 milioane, cea mai mare creștere din 2015, în principal datorită 1) extinderii rețelei pentru a acoperi punctele slabe din zonele rurale. 2) Capacitatea rețelei centrale va fi modernizată pentru a pune bazele construcției rețelei 5G. Licența comercială 5G a Chinei va fi emisă în iunie 2019, iar până în mai 2020, peste 250.000 de stații de bază 5G vor fi deschise la nivel național.
Industrie emergentă 5: Dispozitivele medicale reprezintă unul dintre principalele scenarii de aplicare pentru motoarele pas cu pas și reprezintă unul dintre segmentele în care Vic-Tech este profund implicată. De la metal la plastic, dispozitivele medicale necesită un nivel ridicat de precizie în producția lor. Mulți producători de dispozitive medicale utilizează servomotoare pentru a îndeplini cerințele de precizie, dar deoarece motoarele pas cu pas sunt mai economice și mai mici decât servomotoarele, iar precizia poate satisface anumite dispozitive medicale, motoarele pas cu pas sunt utilizate în industria de fabricație a dispozitivelor medicale și chiar înlocuiesc unele servomotoare.
Data publicării: 19 mai 2023