Giỏ hàng

So sánh động cơ bước và động cơ servo

Loại nào phù hợp với ứng dụng của bạn? Hãy khám phá các tiêu chí quyết định quan trọng bao gồm tốc độ, gia tốc và giá cả.

Trong kĩ thuật thì không có gì gọi là giải pháp hoàn hảo, mà vấn để là đưa ra giải pháp tối ưu nhất với những điều kiện bạn có. Điều đó đặc biệt đúng đối với động cơ servo và động cơ bước khi bạn băn khoăn không biết nên dùng loại nào cho hệ thống của mình ? Cả hai đều được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và khi được áp dụng đúng cách, cả động cơ bước và động cơ servo đều có thể cung cấp hiệu suất đáng tin cậy, có hiệu quả cao cho một hệ thống hoạt động trơn tru, mượt mà. Có nhiều yếu tố để so sánh nhưng quan trọng nhất là tốc độ, gia tốc và số tiền phải bỏ ra, mà nhiều anh em lại thích ngon bổ nhưng phải rẻ cơ.

Động cơ bước

Động cơ bước bao gồm một rôto với nam châm vĩnh cửu và một stator mang các cuộn dây. Khi dòng điện lần lượt chạy qua các cuộn dây stato, nó tạo ra từ trường tương tác với sự phân bố từ trường của rôto làm roto quay. Động cơ bước có số cực từ lớn, thường là 50 hoặc nhiều hơn. Bộ điều khiển động cơ bước điều khiển động cơ quay theo từng bước tương ứng với số cực của động cơ, do số cực cao, chuyển động giống như liên tục.

Xem thêm : Cấu tạo và hoạt động của động cơ bước

Động cơ bước có một số ưu việt như sau: Chúng chạy vòng phản hổi mở nên loại bỏ chi phí và độ phức tạp của encoder và driver điều khiển. Số cực cao cho phép chúng tạo ra mô-men xoắn rất cao ở tốc độ thấp. Chúng nhỏ gọn và tiết kiệm.

Mặt khác, động cơ bước có giới hạn tốc độ. Nó thường chạy tốt nhất ở mức 1.200 RPM hoặc thấp hơn. Mặc dù chúng tạo ra mô-men xoắn cao ở tốc độ thấp, mô-men xoắn giảm dần khi tốc độ tăng. Một động cơ tạo ra momen xoắn 80kg/cm ở tốc độ 0-200 rpm chỉ có thể cung cấp 50kg/cm ở 500 RPM, và chỉ 20kg/cm tại 1.000 RPM.

Về lý thuyết, một hộp số có thể được sử dụng để tăng mô-men xoắn, nhưng đặc điểm tốc độ thấp của động cơ bước lại trở thành một vấn đề. Ví dụ thêm một bộ giảm tốc 10: 1 vào động cơ bước 1.200 RPM có thể tăng mô-men xoắn nhưng nó cũng sẽ giảm tốc độ xuống 120 rpm. Nếu động cơ được dùng trong truyền động vít me bi hoặc tương tự thì nó có thể sẽ không cung cấp đủ tốc độ để đáp ứng thiết kế kĩ thuật của máy.

Đường cong momen tốc độ:  động cơ bước cung cấp mô-men xoắn cao ở tốc độ bằng không và mô-men xoắn tụt xuống khi tăng tốc độ (màu xanh lá cây). Ngược lại, mô-men xoắn mô-tơ servo vẫn không đổi trong phạm vi hoạt động (màu xanh và đỏ).

Động cơ bước cũng có giới hạn hiệu suất, giống như hiệu ứng lò xo - cần phải nén lại trước khi bật ra, động cơ bước cần phá vỡ ma sát để bắt đầu quay và di chuyển tải trọng, tại thời điểm đó rôto không được điều khiển hoàn toàn. Kết quả là, một lệnh để di chuyển 5 bước chỉ có thể dẫn đến động cơ di chuyển 4 hoặc 3 bước.

Việc thêm bộ mã hóa - còn gọi là hibrid servo hay động cơ servo lai, sẽ cho phép hệ thống theo dõi chính xác chuyển động, nhưng nó sẽ không thể khắc phục được đặc điểm vật lý cơ bản của động cơ bước. Đối với các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác và độ phân giải định vị cao, động cơ servo cung cấp giải pháp tốt hơn.

Động cơ Servo

Giống như động cơ bước, động cơ servo được triển khai nhiều trong thực tế. Hãy xem xét các thiết kế phổ biến nhất, trong đó kết hợp một rotor với nam châm vĩnh cửu và một stator với các cuộn dây. Ở đây cũng vậy, dòng điện tạo ra sự phân bố từ trường hoạt động trên rôto để tạo mô-men xoắn. Động cơ servo có số lượng cực thấp hơn đáng kể so với động cơ bước, tuy nhiên. Kết quả là, chúng phải được chạy vòng kín.

Nói chung, động cơ servo phức tạp hơn động cơ bước và chạy nhanh hơn đáng kể so với động cơ bước, với tốc độ hàng ngàn RPM. Điều này cho phép động cơ servo được sử dụng với hộp số để cung cấp mô-men xoắn cao hơn nhiều ở tốc độ sử dụng. Không giống như động cơ bước, chúng không tạo mô-men xoắn thực khi dừng mà dùng một cơ chế điều chỉnh PID để giữ tải.

Hoạt động vòng kín cho phép bộ điều khiển giữ tải ở một vị trí cụ thể khi dừng nhưng cơ chế khác với động cơ bước, động cơ servo sẽ thực hiện các điều chỉnh liên tục để luôn giữ tải ở đó - thực chất chính là dao động liên tục quanh vị trí dừng.

Với phản hồi vòng kín, động cơ servo cung cấp vị trí chính xác cao cùng với tốc độ và gia tốc tốt hơn so với động cơ bước. 

Động cơ servo thường sử dụng nam châm đất hiếm trong khi động cơ bước thường sử dụng nam châm truyền thống ít tốn kém hơn. Nam châm đất hiếm cho phép đạt mô-men xoắn cao hơn với kích thước động cơ gọn hơn. Động cơ servo cũng có lợi thế mô-men xoắn từ kích thước vật lý tổng thể của chúng. Kích thước mặt bích mô tơ servo thường nằm trong khoảng từ NEMA 17 đến 220 mm.

Kết quả của các yếu tố kết hợp này, động cơ servo có thể cung cấp các mômen lên tới 250 Nm. Sự kết hợp của tốc độ và mô-men xoắn cho phép động cơ servo để cung cấp khả năng tăng tốc tốt hơn so với động cơ bước. Chúng cũng cung cấp độ chính xác định vị được cải thiện nhờ hoạt động của vòng kín

Kết luận

Động cơ servo cung cấp một lợi thế hiệu suất không thể phủ nhận, tuy nhiên, động cơ bước có thể khá cạnh tranh. Điểm này mang đến một quan niệm sai lầm phổ biến về động cơ bước, đó là huyền thoại của việc mất bước. 

Các cuộc thảo luận ở trên đưa chúng ta đến một sự khác biệt quan trọng cuối cùng giữa động cơ bước và động cơ servo, đó là chi phí. Động cơ bước thường không yêu cầu phản hồi, chúng sử dụng nam châm ít tốn kém hơn và hiếm khi kết hợp hộp số. Do số lượng cực từ lớn và khả năng tạo mô men giữ, chúng tiêu thụ ít năng lượng hơn ở trạng thái dừng. Kết quả là, một động cơ bước có thể ít tốn kém hơn so với một động cơ servo tương đương.

Tóm lại, động cơ bước là giải pháp tốt cho các ứng dụng với tốc độ thấp, gia tốc thấp và yêu cầu độ chính xác thấp. Động cơ bước cũng có xu hướng nhỏ gọn và rẻ tiền. Điều này làm cho những động cơ này phù hợp cho các ứng dụng sản xuất y tế, công nghệ sinh học, an ninh, quốc phòng và bán dẫn. Động cơ servo là lựa chọn tốt hơn cho các hệ thống yêu cầu tốc độ cao, khả năng tăng tốc cao và độ chính xác cao. Sự cân bằng là chi phí và độ phức tạp cao hơn. Động cơ servo thường được sử dụng trong bao bì, lắp ráp linh kiện, máy cnc...

Khi ứng dụng của bạn được phê duyệt nhưng ngân sách của bạn không đủ, hãy xem xét một động cơ bước. Nếu hiệu suất là quan trọng nhất, một mô tơ servo là lựa chọn tốt nhưng anh em phải chuẩn bị thêm tiền

Những điều cần biết để chọn động cơ đúng

Yêu cầu mô-men xoắn

Yêu cầu tốc độ

Khả năng tăng tốc

Khối lượng tải trọng và quán tính

Ngân sách

Giới hạn kích thước


Bài viết liên quan

Gọi Ngay:Hot line
0904.132.679