motori passo-passoSono dispositivi di movimento discreti con un costo inferiore rispetto ai servomotori. Sono dispositivi che convertono energia meccanica ed elettrica. Un motore che converte l'energia meccanica in energia elettrica è chiamato "generatore"; un motore che converte l'energia elettrica in energia meccanica è chiamato "motore". I motori passo-passo e i servomotori sono dispositivi di controllo del movimento in grado di localizzare con precisione il movimento delle apparecchiature di automazione e il modo in cui si muovono, e sono utilizzati principalmente nella produzione di apparecchiature di automazione.
Esistono tre tipi di rotore per motori passo-passo: reattivo (tipo VR), a magnete permanente (tipo PM) e ibrido (tipo HB). 1) Reattivo (tipo VR): ingranaggio con denti del rotore. 2) A magnete permanente (tipo PM): rotore con magnete permanente. 3) Ibrido (tipo HB): ingranaggio con sia magnete permanente che denti del rotore. I motori passo-passo sono classificati in base agli avvolgimenti sullo statore: esistono serie bifase, trifase e pentafase. I motori con due statori diventano motori bifase e quelli con cinque statori sono chiamati motori pentafase. Più fasi e battimenti ha un motore passo-passo, maggiore è la sua precisione.
I motori HB possono realizzare piccoli movimenti incrementali molto precisi, mentre i motori PM in genere non richiedono un'elevata precisione di controllo.Motori HBPossono soddisfare requisiti complessi e precisi di controllo del movimento lineare. I motori a magneti permanenti (PM) hanno coppia e volume relativamente ridotti, generalmente non richiedono un'elevata precisione di controllo e sono più economici. Settori: macchinari tessili, confezionamento alimentare. In termini di processo produttivo e precisione del controllo motore,Motori passo-passo HBsono più sofisticati dei motori passo-passo PM.
I motori passo-passo e i servomotori sono entrambi prodotti per il controllo del movimento, ma differiscono nelle prestazioni. Un motore passo-passo è un dispositivo di movimento discreto che riceve un comando ed esegue un passo. I motori passo-passo convertono il segnale a impulsi in ingresso in uno spostamento angolare. Quando il driver del motore passo-passo riceve un segnale a impulsi, aziona il motore passo-passo per ruotare di un angolo fisso nella direzione impostata. Un servomotore è un servosistema in cui i segnali elettrici vengono convertiti in coppia e velocità per azionare un oggetto di controllo, che può controllare la velocità e la precisione di posizione.
✓ I motori passo-passo e i servomotori sono molto diversi in termini di caratteristiche di bassa frequenza, caratteristiche di frequenza del momento e capacità di sovraccarico:.
Precisione del controllo: maggiore è il numero di fasi e file di motori passo-passo, maggiore è la precisione; la precisione del controllo dei servomotori CA è garantita dall'encoder rotativo all'estremità posteriore dell'albero motore; maggiore è il numero di scale dell'encoder, maggiore è la precisione.
✓ Caratteristiche a bassa frequenza: i motori passo-passo sono soggetti a vibrazioni a bassa frequenza a bassa velocità. Questo fenomeno di vibrazione a bassa frequenza, determinato dal principio di funzionamento dei motori passo-passo, è dannoso per il normale funzionamento della macchina e generalmente utilizza la tecnologia di smorzamento per superare il fenomeno di vibrazione a bassa frequenza; i servosistemi CA sono dotati di una funzione di soppressione della risonanza, che può compensare la mancanza di rigidità della macchina. Il funzionamento è molto fluido e non si verificano vibrazioni anche a basse velocità.
✓ Caratteristiche coppia-frequenza: la coppia in uscita dei motori passo-passo diminuisce con l'aumentare della velocità, quindi la loro velocità operativa massima è 300-600 giri/min; i servomotori possono erogare una coppia nominale fino alla velocità nominale (generalmente 2000-3000 giri/min) e oltre la velocità nominale la potenza in uscita è costante.
✓ Capacità di sovraccarico: i motori passo-passo non hanno capacità di sovraccarico; i servomotori hanno una forte capacità di sovraccarico.
✓ Prestazioni di risposta: i motori passo-passo impiegano 200-400 ms per accelerare da fermo alla velocità di esercizio (diverse centinaia di giri al minuto); il servo AC offre prestazioni di accelerazione migliori e può essere utilizzato in situazioni di controllo che richiedono un avvio/arresto rapido. Il servo AC Panasonic MASA da 400 W, ad esempio, accelera da fermo alla velocità nominale di 3000 giri/min in pochi millisecondi.
Prestazioni operative: i motori passo-passo sono controllati a circuito aperto e sono soggetti a perdita di passo o blocco quando la frequenza di avvio è troppo alta o il carico è troppo grande e a sovraelongazione quando la velocità è troppo elevata in fase di arresto; il servo CA è controllato a circuito chiuso e il driver può campionare direttamente il segnale di feedback dell'encoder del motore, quindi in genere non si verificano perdita di passo o sovraelongazione del motore passo-passo e le prestazioni di controllo sono più affidabili.
Il servomotore CA è migliore del motore passo-passo in termini di prestazioni, ma quest'ultimo offre il vantaggio di un prezzo più basso. Il servomotore CA è superiore ai motori passo-passo in termini di velocità di risposta, capacità di sovraccarico e prestazioni operative, ma i motori passo-passo vengono utilizzati in scenari meno impegnativi grazie al loro rapporto costo-prestazioni. Grazie all'utilizzo della tecnologia a circuito chiuso, i motori passo-passo a circuito chiuso possono offrire un'eccellente precisione ed efficienza, che possono raggiungere alcune delle prestazioni dei servomotori, ma presentano anche il vantaggio di un prezzo più basso.
Guardare al futuro e individuare le aree emergenti. Le applicazioni dei motori passo-passo hanno subito cambiamenti strutturali, con il mercato tradizionale che ha raggiunto la saturazione e l'emergere di nuovi settori. I motori di controllo e i sistemi di azionamento dell'azienda sono ampiamente utilizzati in strumenti medicali, robot di servizio, automazione industriale, informazione e comunicazione, sicurezza e altri settori emergenti, che rappresentano una quota relativamente elevata del business complessivo e sono in rapida crescita. La domanda di motori passo-passo è correlata all'economia, alla tecnologia, al livello di automazione industriale e al livello di sviluppo tecnico dei motori passo-passo stessi. Il mercato ha raggiunto la saturazione in settori tradizionali come l'automazione d'ufficio, le fotocamere digitali e gli elettrodomestici, mentre continuano a emergere nuovi settori, come la stampa 3D, la generazione di energia solare, le apparecchiature medicali e le applicazioni automobilistiche.
| Campi | Applicazioni specifiche |
| Automazione d'ufficio | Stampanti, scanner, fotocopiatrici, MFP, ecc. |
| Illuminazione del palcoscenico | Controllo della direzione della luce, messa a fuoco, spostamento del colore, controllo spot, effetti di luce, ecc. |
| Bancario | Sportelli bancomat, stampa di banconote, produzione di carte bancarie, macchine conta-denaro, ecc. |
| Medico | Scanner TC, analizzatore ematologico, analizzatore biochimico, ecc. |
| Industriale | Macchinari tessili, macchine per imballaggio, robot, trasportatori, linee di assemblaggio, macchine di posizionamento, ecc. |
| Comunicazione | Condizionamento del segnale, posizionamento dell'antenna mobile, ecc. |
| Sicurezza | Controllo del movimento per telecamere di sorveglianza. |
| Automobilistico | Controllo valvola olio/gas, sistema di sterzo leggero. |
Industria emergente 1: la stampa 3D continua a fare progressi nella tecnologia di ricerca e sviluppo e ad ampliare gli scenari applicativi a valle, con mercati nazionali e internazionali in crescita a un tasso di circa il 30%. La stampa 3D si basa su modelli digitali, sovrapponendo i materiali strato per strato per creare oggetti fisici. Il motore è un componente di potenza importante nella stampante 3D, la cui precisione influenza l'effetto della stampa 3D, generalmente realizzata con motori passo-passo. Nel 2019, il settore globale della stampa 3D ha raggiunto un valore di 12 miliardi di dollari, con un aumento del 30% su base annua.
Industria emergente 2: i robot mobili sono controllati da computer e hanno funzioni quali movimento, navigazione automatica, controllo multisensore, interazione di rete, ecc. L'impiego più importante nella produzione pratica è la movimentazione, con un elevato grado di non standardizzazione.
I motori passo-passo vengono utilizzati nel modulo di azionamento dei robot mobili e la struttura di azionamento principale è composta da motori di azionamento e riduttori (scatola di trasmissione). Sebbene l'industria robotica industriale nazionale sia partita in ritardo rispetto ai paesi stranieri, è in vantaggio nel campo dei robot mobili. Attualmente, i componenti principali dei robot mobili sono prodotti principalmente a livello nazionale e le aziende nazionali hanno sostanzialmente raggiunto i requisiti di precisione in tutti gli aspetti, con un numero inferiore di concorrenti stranieri.
Il mercato cinese dei robot mobili raggiungerà i 6,2 miliardi di dollari nel 2019, con un aumento del 45% rispetto all'anno precedente. Lancio internazionale di robot per la pulizia professionale con un significativo aumento dell'efficienza di pulizia. Il lancio del "secondo robot" nel 2018 segue il lancio del robot umanoide. Il "secondo robot" è un robot aspirapolvere commerciale intelligente dotato di sensori multipli per rilevare ostacoli, scale e movimento umano. Può funzionare per tre ore con una singola carica e pulire fino a 1.500 metri quadrati. Il "secondo robot" può sostituire la maggior parte del carico di lavoro giornaliero del personale addetto alle pulizie e può aumentare la frequenza di aspirazione e pulizia, in aggiunta alle attività di pulizia esistenti.
Settore emergente 3: con l'introduzione del 5G, il numero di antenne per le stazioni base di comunicazione è in aumento e con esso anche il numero di motori necessari. In generale, sono necessarie 3 antenne per le normali stazioni base di comunicazione, 4-6 antenne per le stazioni base 4G, e il numero di stazioni base e antenne per le applicazioni 5G aumenterà ulteriormente, poiché dovranno coprire le comunicazioni tradizionali di telefonia mobile e le applicazioni di comunicazione IoT. I prodotti con motori di controllo e componenti di riduttore stanno diventando uno sviluppo personalizzato diffuso per gli impianti di antenne per stazioni base. Per ogni antenna ESC viene utilizzato un motore di controllo con riduttore.
Il numero di stazioni base 4G è aumentato di 1,72 milioni nel 2019 e si prevede che la costruzione del 5G aprirà un nuovo ciclo. Nel 2019, il numero di stazioni base per telefonia mobile in Cina ha raggiunto 8,41 milioni, di cui 5,44 milioni erano stazioni base 4G, pari al 65%. Nel 2019, il numero di nuove stazioni base 4G è aumentato di 1,72 milioni, il numero maggiore dal 2015, principalmente a causa di 1) espansione della rete per coprire i punti ciechi nelle aree rurali. 2) La capacità della rete core sarà potenziata per gettare le basi per la costruzione della rete 5G. La licenza commerciale 5G in Cina sarà rilasciata a giugno 2019 e entro maggio 2020 saranno aperte più di 250.000 stazioni base 5G in tutto il paese.
Industria emergente 5: i dispositivi medicali rappresentano uno dei principali scenari applicativi per i motori passo-passo e uno dei segmenti in cui Vic-Tech è profondamente coinvolta. Dal metallo alla plastica, i dispositivi medicali richiedono un elevato livello di precisione nella loro produzione. Molti produttori di dispositivi medicali utilizzano servomotori per soddisfare i requisiti di precisione, ma poiché i motori passo-passo sono più economici e più piccoli dei servomotori, e la precisione può soddisfare alcuni dispositivi medicali, i motori passo-passo vengono utilizzati nell'industria manifatturiera di dispositivi medicali e persino in sostituzione di alcuni servomotori.
Data di pubblicazione: 19 maggio 2023