Silniki krokowesą dyskretnymi urządzeniami ruchu o niskiej przewadze kosztowej nad serwosilnikami są urządzeniami, które zamieniają energię mechaniczną i elektryczną. Silnik, który zamienia energię mechaniczną na energię elektryczną, nazywany jest „generatorem”; silnik, który zamienia energię elektryczną na energię mechaniczną, nazywany jest „silnikiem”. Silniki krokowe i serwosilniki to produkty sterowania ruchem, które mogą precyzyjnie lokalizować ruch urządzeń automatyki i sposób, w jaki się poruszają, i są głównie wykorzystywane w produkcji urządzeń automatyki.
Istnieją trzy typy wirnika silnika krokowego: reaktywny (typ VR), z magnesem trwałym (typ PM) i hybrydowy (typ HB). 1) Reaktywny (typ VR): przekładnia z zębami wirnika. 2) Magnes trwały (typ PM): wirnik z magnesem trwałym. 3) Hybrydowy (typ HB): przekładnia z zębami zarówno magnesu trwałego, jak i wirnika. Silniki krokowe są klasyfikowane według uzwojeń na stojanie: są dwufazowe, trójfazowe i pięciofazowe. Silniki z dwoma stojanami stają się silnikami dwufazowymi, a te z pięcioma stojanami nazywane są silnikami pięciofazowymi. Im więcej faz i taktów ma silnik krokowy, tym jest dokładniejszy.
Silniki HB mogą osiągać bardzo precyzyjne, małe, przyrostowe ruchy krokowe, podczas gdy silniki PM zazwyczaj nie wymagają dużej dokładności sterowania.Silniki HBmoże spełniać złożone, precyzyjne wymagania dotyczące sterowania ruchem liniowym. Silniki PM mają stosunkowo mały moment obrotowy i objętość, zazwyczaj nie wymagają wysokiej dokładności sterowania i są bardziej ekonomiczne pod względem kosztów. Branże: maszyny tekstylne, pakowanie żywności. Pod względem dokładności procesu produkcyjnego i sterowania silnikiem,Silniki krokowe HBsą bardziej zaawansowane niż silniki krokowe PM.
Silniki krokowe i serwosilniki są produktami do sterowania ruchem, ale różnią się wydajnością produktu. Silnik krokowy to dyskretne urządzenie ruchowe, które odbiera polecenie i wykonuje krok. Silniki krokowe zamieniają wejściowy sygnał impulsowy na przemieszczenie kątowe. Gdy sterownik silnika krokowego odbiera sygnał impulsowy, napędza silnik krokowy, aby obracał się o stały kąt w ustalonym kierunku. Serwosilnik to układ serwo, w którym sygnały elektryczne są zamieniane na moment obrotowy i prędkość, aby napędzać obiekt sterujący, który może kontrolować prędkość i dokładność położenia.
✓ Silniki krokowe i silniki serwo znacznie różnią się pod względem charakterystyk niskiej częstotliwości, charakterystyk częstotliwości momentu obrotowego i przeciążalności:
Dokładność sterowania: im więcej faz i rzędów silników krokowych, tym wyższa dokładność. Dokładność sterowania serwosilnikami prądu przemiennego jest gwarantowana przez enkoder obrotowy znajdujący się na tylnym końcu wału silnika, im więcej skal enkodera, tym wyższa dokładność.
✓ Charakterystyka niskiej częstotliwości: silniki krokowe są podatne na zjawisko drgań o niskiej częstotliwości przy niskich prędkościach, to zjawisko drgań o niskiej częstotliwości określone przez zasadę działania silników krokowych jest szkodliwe dla normalnej pracy maszyny i generalnie wykorzystuje technologię tłumienia, aby przezwyciężyć zjawisko drgań o niskiej częstotliwości; systemy serwo AC mają funkcję tłumienia rezonansu, która może pokryć brak sztywności maszyny. Działanie jest bardzo płynne i nie występuje zjawisko drgań nawet przy niskich prędkościach.
✓ Charakterystyka momentu obrotowego i częstotliwości: moment wyjściowy silników krokowych maleje wraz ze wzrostem prędkości, więc ich maksymalna prędkość robocza wynosi 300–600 obr./min.; silniki serwo mogą generować moment znamionowy do prędkości znamionowej (zwykle 2000–3000 obr./min), a powyżej prędkości znamionowej moc wyjściowa jest stała.
✓ Możliwość przeciążenia: silniki krokowe nie mają możliwości przeciążenia; silniki serwo mają dużą możliwość przeciążenia.
✓ Wydajność reakcji: silniki krokowe potrzebują 200-400 ms, aby przyspieszyć od stanu spoczynku do prędkości roboczej (kilkaset obrotów na minutę); serwo AC ma lepsze parametry przyspieszania i może być używane w sytuacjach sterowania wymagających szybkiego startu/zatrzymania. Serwo AC Panasonic MASA 400W, na przykład, przyspiesza od stanu spoczynku do swojej znamionowej prędkości 3000 obr./min w ciągu zaledwie kilku milisekund.
Wydajność operacyjna: silniki krokowe są sterowane w pętli otwartej i są podatne na utratę kroku lub blokowanie, gdy częstotliwość początkowa jest zbyt wysoka lub obciążenie jest zbyt duże, a także na przeregulowanie, gdy prędkość zatrzymywania jest zbyt wysoka; serwo AC jest sterowane w pętli zamkniętej, a sterownik może bezpośrednio próbkować sygnał sprzężenia zwrotnego enkodera silnika, więc generalnie nie występuje utrata kroku ani przeregulowanie silnika krokowego, a wydajność sterowania jest bardziej niezawodna.
Serwo AC jest lepsze od silnika krokowego pod względem wydajności, ale silnik krokowy ma tę zaletę, że jest tani. Serwo AC jest lepsze od silników krokowych pod względem szybkości reakcji, przeciążalności i wydajności pracy, ale silniki krokowe są używane w niektórych mniej wymagających scenariuszach ze względu na ich przewagę kosztowo-wydajnościową. Dzięki zastosowaniu technologii pętli zamkniętej silniki krokowe pętli zamkniętej mogą zapewnić doskonałą dokładność i wydajność, co może osiągnąć część wydajności silników serwo, ale ma też tę zaletę, że jest tani.
Spójrz w przyszłość i rozplanuj powstające obszary. Zastosowania silników krokowych przeszły zmiany strukturalne, a tradycyjny rynek osiągnął nasycenie, a nowe branże się pojawiły. Silniki sterujące i produkty układów napędowych firmy są głęboko osadzone w instrumentach medycznych, robotach usługowych, automatyce przemysłowej, informacji i komunikacji, bezpieczeństwie i innych powstających branżach, które stanowią stosunkowo dużą część całego biznesu i rozwijają się w szybkim tempie. Popyt na silniki krokowe jest związany z gospodarką, technologią, poziomem automatyzacji przemysłowej i poziomem rozwoju technicznego samych silników krokowych. Rynek osiągnął nasycenie w tradycyjnych branżach, takich jak automatyzacja biur, aparaty cyfrowe i urządzenia gospodarstwa domowego, podczas gdy nowe branże nadal się pojawiają, takie jak druk 3D, wytwarzanie energii słonecznej, sprzęt medyczny i zastosowania motoryzacyjne.
| Pola | Konkretne zastosowania |
| Automatyzacja biura | Drukarki, skanery, kopiarki, urządzenia wielofunkcyjne itp. |
| Oświetlenie sceniczne | Sterowanie kierunkiem światła, ostrością, zmianą koloru, sterowaniem punktowym, efektami świetlnymi itp. |
| Bankowy | Bankomaty, drukowanie banknotów, produkcja kart bankowych, maszyny do liczenia pieniędzy itp. |
| Medyczny | Tomograf komputerowy, analizator hematologiczny, analizator biochemiczny, itp. |
| Przemysłowy | Maszyny włókiennicze, maszyny pakujące, roboty, przenośniki, linie montażowe, maszyny układające itp. |
| Komunikacja | Kondycjonowanie sygnału, pozycjonowanie anten mobilnych itp. |
| Bezpieczeństwo | Sterowanie ruchem kamer monitorujących. |
| Automobilowy | Sterowanie zaworami olejowymi/gazowymi, układ kierowniczy ze światłami. |
Wschodzący przemysł 1: Druk 3D nadal dokonuje przełomów w technologii badawczo-rozwojowej i poszerza scenariusze zastosowań w downstream, a rynki krajowe i międzynarodowe rosną w tempie około 30%. Druk 3D opiera się na modelach cyfrowych, układaniu materiałów warstwa po warstwie w celu tworzenia obiektów fizycznych. Silnik jest ważnym elementem zasilania drukarki 3D, dokładność silnika wpływa na efekt drukowania 3D, ogólnie drukowania 3D przy użyciu silników krokowych. 2019, globalna skala przemysłu drukowania 3D wyniosła 12 miliardów dolarów, co oznacza wzrost o 30% rok do roku;.
Nowo powstająca branża 2: Roboty mobilne są sterowane komputerowo i posiadają funkcje takie jak ruch, automatyczna nawigacja, sterowanie wieloczujnikowe, interakcja sieciowa itd. Najważniejszym zastosowaniem w praktycznej produkcji jest obsługa, przy czym występuje wysoki stopień niestandaryzacji.
Silniki krokowe są używane w module napędowym robotów mobilnych, a główna struktura napędowa jest zmontowana z silników napędowych i przekładni redukcyjnych (skrzyń biegów). Chociaż krajowy przemysł robotów przemysłowych rozpoczął się późno w porównaniu z krajami zagranicznymi, wyprzedza kraje zagraniczne w dziedzinie robotów mobilnych. Obecnie główne komponenty robotów mobilnych są produkowane głównie w kraju, a krajowe przedsiębiorstwa zasadniczo osiągnęły wymagania dotyczące dokładności we wszystkich aspektach, a zagranicznych przedsiębiorstw konkurencyjnych jest mniej.
Wielkość rynku robotów mobilnych w Chinach wyniesie około 6,2 miliarda dolarów w 2019 r., co oznacza wzrost o 45% rok do roku. Międzynarodowe wprowadzenie profesjonalnych robotów czyszczących ze znacznym wzrostem wydajności czyszczenia. Wprowadzenie na rynek „drugiego robota” w 2018 r. następuje po wprowadzeniu na rynek robota humanoidalnego. „Drugi robot” to inteligentny komercyjny robot odkurzający z wieloma czujnikami wykrywającymi przeszkody, schody i ruch człowieka. Może pracować przez trzy godziny na jednym ładowaniu i może wyczyścić do 1500 metrów kwadratowych. „Drugi robot” może zastąpić większość codziennych obowiązków personelu sprzątającego i może zwiększyć częstotliwość odkurzania i czyszczenia oprócz istniejących prac czyszczących.
Wschodzący przemysł 3: Wraz z wprowadzeniem 5G liczba anten dla stacji bazowych komunikacyjnych wzrasta, a liczba wymaganych silników również wzrasta. Ogólnie rzecz biorąc, 3 anteny są wymagane dla zwykłych stacji bazowych komunikacyjnych, 4-6 anten dla stacji bazowych 4G, a liczba stacji bazowych i anten dla aplikacji 5G wzrasta, ponieważ muszą one obejmować tradycyjną komunikację telefonii komórkowej i aplikacje komunikacyjne IoT. Produkty silników sterujących z komponentami przekładni stają się głównym nurtem niestandardowego rozwoju dla zakładów antenowych stacji bazowych. Jeden silnik sterujący z przekładnią jest używany dla każdej anteny ESC.
Liczba stacji bazowych 4G wzrosła o 1,72 miliona w 2019 r., a budowa 5G ma rozpocząć nowy cykl. W 2019 r. liczba stacji bazowych telefonii komórkowej w Chinach osiągnęła 8,41 miliona, z czego 5,44 miliona to stacje bazowe 4G, co stanowi 65%. W 2019 r. liczba nowych stacji bazowych 4G wzrosła o 1,72 miliona, najwięcej od 2015 r., głównie z powodu 1) rozbudowy sieci w celu pokrycia martwych punktów na obszarach wiejskich. 2) Zmodernizowana zostanie przepustowość sieci rdzeniowej, aby położyć podwaliny pod budowę sieci 5G. Chińska licencja komercyjna 5G zostanie wydana w czerwcu 2019 r., a do maja 2020 r. w całym kraju zostanie otwartych ponad 250 000 stacji bazowych 5G.
Powstający przemysł 5: Urządzenia medyczne są jednym z głównych scenariuszy zastosowań silników krokowych i jednym z segmentów, w które Vic-Tech jest głęboko zaangażowany. Od metalu po plastik, urządzenia medyczne wymagają wysokiego poziomu precyzji w swojej produkcji. Wielu producentów urządzeń medycznych używa silników serwo, aby spełnić wymagania dotyczące dokładności, ale ponieważ silniki krokowe są bardziej ekonomiczne i mniejsze niż serwomechanizmy, a dokładność może spełniać wymagania niektórych urządzeń medycznych, silniki krokowe są używane w przemyśle produkcji urządzeń medycznych, a nawet zastępują niektóre silniki serwo.
Czas publikacji: 19-05-2023