Крокові двигуни– це дискретні пристрої руху з перевагою низької вартості над серводвигунами – це пристрої, які перетворюють механічну та електричну енергію. Двигун, який перетворює механічну енергію на електричну, називається «генератором»; двигун, який перетворює електричну енергію на механічну, називається «двигуном». Крокові двигуни та серводвигуни – це продукти керування рухом, які можуть точно визначати рух обладнання автоматизації та спосіб його руху, і в основному використовуються у виробництві обладнання автоматизації.
Існує три типи ротора крокових двигунів: реактивний (тип VR), з постійними магнітами (тип PM) та гібридний (тип HB). 1) Реактивний (тип VR): шестерня із зубцями ротора. 2) З постійними магнітами (тип PM): ротор з постійним магнітом. 3) Гібридний (тип HB): шестерня з постійними магнітами та зубцями ротора. Крокові двигуни класифікуються за обмотками на статорі: є двофазні, трифазні та п'ятифазні послідовно. Двигуни з двома статорами стають двофазними, а ті, що з п'ятьма статорами, називаються п'ятифазними. Чим більше фаз і коливань має кроковий двигун, тим він точніший.
Двигуни HB можуть досягати дуже точного малого поступового руху, тоді як двигуни з постійними магнітами зазвичай не потребують високої точності керування.Двигуни HBможе досягти складних, точних вимог до керування лінійним рухом. Двигуни з постійними магнітами мають відносно невеликий крутний момент та об'єм, зазвичай не потребують високої точності керування та є більш економічними за вартістю. Галузі: текстильне машинобудування, упаковка харчових продуктів. З точки зору точності виробничого процесу та керування двигуном,Крокові двигуни HBє більш високоякісними, ніж крокові двигуни з PM.
Крокові двигуни та серводвигуни є продуктами керування рухом, але відрізняються за своїми характеристиками. Кроковий двигун — це дискретний пристрій руху, який отримує команду та виконує крок. Крокові двигуни перетворюють вхідний імпульсний сигнал на кутове зміщення. Коли драйвер крокового двигуна отримує імпульсний сигнал, він приводить у рух кроковий двигун, який обертається на фіксований кут у заданому напрямку. Серводвигун — це сервосистема, в якій електричні сигнали перетворюються на крутний момент і швидкість для керування об'єктом керування, який може контролювати швидкість і точність положення.
✓ Крокові двигуни та серводвигуни суттєво відрізняються за низькочастотними характеристиками, характеристиками моментної частоти та перевантажувальною здатністю:.
Точність керування: чим більше фаз і рядів крокових двигунів, тим вища точність; точність керування серводвигунами змінного струму гарантується обертовим енкодером на задньому кінці вала двигуна, чим більше масштабів енкодера, тим вища точність.
✓ Низькочастотні характеристики: крокові двигуни схильні до низькочастотної вібрації на низьких швидкостях. Ця низькочастотна вібрація, що визначається принципом роботи крокових двигунів, шкідливо впливає на нормальну роботу машини, тому зазвичай використовується технологія демпфування для подолання низькочастотної вібрації; сервосистеми змінного струму мають функцію придушення резонансу, яка може компенсувати відсутність жорсткості механізму. Робота дуже плавна, і вібрація не виникає навіть на низьких швидкостях.
✓ Характеристики залежності крутного моменту від частоти: вихідний крутний момент крокових двигунів зменшується зі збільшенням швидкості, тому їхня максимальна робоча швидкість становить 300-600 об/хв; серводвигуни можуть видавати номінальний крутний момент до номінальної швидкості (зазвичай 2000-3000 об/хв), а вище номінальної швидкості вихідна потужність постійна.
✓ Здатність до перевантаження: крокові двигуни не мають здатності до перевантаження; серводвигуни мають високу здатність до перевантаження.
✓ Швидкість реагування: кроковим двигунам потрібно 200-400 мс для розгону з місця до робочої швидкості (кілька сотень обертів за хвилину); сервопривід змінного струму має кращі характеристики розгону та може використовуватися в ситуаціях керування, що вимагають швидкого запуску/зупинки. Наприклад, сервопривід змінного струму Panasonic MASA потужністю 400 Вт розганяється з місця до номінальної швидкості 3000 об/хв лише за кілька мілісекунд.
Експлуатаційні характеристики: крокові двигуни керуються за розімкнутим контуром і схильні до втрати кроку або блокування, коли пускова частота занадто висока або навантаження занадто велике, а також до перевищення, коли швидкість занадто висока під час зупинки; сервопривід змінного струму керується за замкнутим контуром, і драйвер може безпосередньо вибірково перевіряти сигнал зворотного зв'язку енкодера двигуна, тому зазвичай немає втрати кроку або перевищення крокового двигуна, а продуктивність керування є більш надійною.
Серводвигун змінного струму перевершує кроковий двигун за продуктивністю, але кроковий двигун має перевагу в низькій ціні. Серводвигун змінного струму перевершує крокові двигуни за швидкістю відгуку, перевантажувальною здатністю та робочими характеристиками, але крокові двигуни використовуються в деяких менш вимогливих сценаріях завдяки своїй перевазі у співвідношенні ціни та якості. Завдяки використанню технології замкнутого циклу, крокові двигуни із замкнутим циклом можуть забезпечити чудову точність та ефективність, що дозволяє досягти певної продуктивності серводвигунів, але також мають перевагу в низькій ціні.
Зазирніть у майбутнє та визначте нові напрямки. Застосування крокових двигунів зазнало структурних змін, традиційний ринок досяг насичення та з'явилися нові галузі. Продукти компанії для керування двигунами та приводними системами глибоко закріплені в медичних інструментах, сервісних роботах, промисловій автоматизації, інформації та зв'язку, безпеці та інших галузях, що розвиваються, які становлять відносно значну частку загального бізнесу та зростають швидкими темпами. Попит на крокові двигуни пов'язаний з економікою, технологіями, рівнем промислової автоматизації та рівнем технічного розвитку самих крокових двигунів. Ринок досяг насичення в традиційних галузях, таких як офісна автоматизація, цифрові камери та побутова техніка, тоді як нові галузі продовжують з'являтися, такі як 3D-друк, виробництво сонячної енергії, медичне обладнання та автомобільна промисловість.
| Поля | Специфічні застосування |
| Автоматизація офісу | Принтери, сканери, копіювальні апарати, МФУ тощо. |
| Сценічна освітленість | Керування напрямком світла, фокусування, зміна кольору, точкове керування, світлові ефекти тощо. |
| Банківська справа | Банкомати, друк банкнот, виробництво банківських карток, машини для підрахунку грошей тощо. |
| Медичний | КТ-сканер, гематологічний аналізатор, біохімічний аналізатор тощо. |
| Промисловий | Текстильне обладнання, пакувальне обладнання, роботи, конвеєри, складальні лінії, машини для розміщення тощо. |
| Зв'язок | Формування сигналу, позиціонування мобільної антени тощо. |
| Безпека | Контроль руху для камер спостереження. |
| Автомобільна промисловість | Управління клапанами нафти/газу, система легкого кермування. |
Нова галузь №1: 3D-друк продовжує робити прориви в технологіях досліджень і розробок та розширювати сценарії застосування в нижній та нижній частинах виробництва, причому внутрішній та міжнародний ринки зростають приблизно на 30%. 3D-друк базується на цифрових моделях, шар за шаром укладаючи матеріали для створення фізичних об'єктів. Двигун є важливим силовим компонентом 3D-принтера, точність двигуна впливає на ефект 3D-друку, зазвичай 3D-друк використовує крокові двигуни. У 2019 році світовий масштаб індустрії 3D-друку склав 12 мільярдів доларів, що на 30% більше, ніж минулого року.
Нова галузь 2: Мобільні роботи керуються комп'ютером і мають такі функції, як рух, автоматична навігація, багатосенсорне керування, мережева взаємодія тощо. Найважливішим використанням у практичному виробництві є маніпулювання, з високим ступенем нестандартизованості.
Крокові двигуни використовуються в приводному модулі мобільних роботів, а основна приводна конструкція складається з приводних двигунів та редукторів. Хоча вітчизняна промислова робототехніка розпочалася пізно порівняно з зарубіжними країнами, вона випереджає зарубіжні країни в галузі мобільних роботів. Наразі основні компоненти мобільних роботів переважно виробляються вітчизняними підприємствами, які в основному досягли вимог до точності в усіх аспектах, а іноземних конкурентів менше.
Обсяг ринку мобільних роботів у Китаї у 2019 році становитиме приблизно 6,2 мільярда доларів, що на 45% більше, ніж у попередньому році. Міжнародний запуск професійних роботів для прибирання зі значним підвищенням ефективності прибирання. Запуск «другого робота» у 2018 році відбувся після запуску гуманоїдного робота. «Другий робот» – це інтелектуальний комерційний робот-пилосос з кількома датчиками для виявлення перешкод, сходів та руху людини. Він може працювати три години на одному заряді та прибирати до 1500 квадратних метрів. «Другий робот» може замінити більшу частину щоденного робочого навантаження персоналу з прибирання та збільшити частоту пилососіння та прибирання на додаток до існуючої роботи з прибирання.
Нова галузь 3: З впровадженням 5G збільшується кількість антен для базових станцій зв'язку, а також збільшується кількість необхідних двигунів. Загалом, для звичайних базових станцій зв'язку потрібно 3 антени, для базових станцій 4G - 4-6 антен, а також подальше збільшення кількості базових станцій та антен для застосувань 5G, оскільки вони повинні охоплювати традиційні мобільні телефони та зв'язок через Інтернет речей. Вироби з керуючими двигунами з компонентами редуктора стають основною розробкою на замовлення для антенних установок базових станцій. Для кожної антени ESC використовується один керуючий двигун з редуктором.
Кількість базових станцій 4G зросла на 1,72 мільйона у 2019 році, і очікується, що будівництво 5G розпочне новий цикл. У 2019 році кількість базових станцій мобільного зв'язку в Китаї досягла 8,41 мільйона, з яких 5,44 мільйона були базовими станціями 4G, що становить 65%. У 2019 році кількість нових базових станцій 4G зросла на 1,72 мільйона, що є найбільшим показником з 2015 року, головним чином завдяки 1) розширенню мережі для покриття сліпих зон у сільській місцевості. 2) місткості основної мережі буде модернізовано, щоб закласти основу для будівництва мережі 5G. Комерційна ліцензія 5G у Китаї буде видана в червні 2019 року, а до травня 2020 року по всій країні буде відкрито понад 250 000 базових станцій 5G.
Нова галузь 5: Медичні прилади є одним з основних сценаріїв застосування крокових двигунів і одним із сегментів, у яких Vic-Tech глибоко залучена. Від металу до пластику, медичні прилади вимагають високого рівня точності у своєму виробництві. Багато виробників медичних приладів використовують серводвигуни для задоволення вимог до точності, але оскільки крокові двигуни економічніші та менші за сервоприводи, а точність може задовольнити деякі медичні прилади, крокові двигуни використовуються у виробництві медичних приладів і навіть замінюють деякі серводвигуни.
Час публікації: 19 травня 2023 р.