Động cơ bước có hộp số và động cơ bước thông thường: Sự khác biệt là gì?

2. Sự khác biệt về hiệu suất: Mô-men xoắn, tốc độ và độ phân giải

Hộp số hoạt động như một máy biến áp cơ học, ưu tiên mô-men xoắn và độ chính xác hơn tốc độ thô.

đầu ra mô-men xoắn

Sự khác biệt đáng kể nhất là ở mô-men xoắn. A động cơ bước có hộp số sử dụng tỷ số truyền để nhân mômen nội tại của động cơ.

• Bước thường xuyên: Mô-men xoắn được giới hạn ở thông số mô-men xoắn giữ nguyên của động cơ.

• Bước có hướng: Mô-men xoắn đầu ra xấp xỉ mô-men xoắn của động cơ nhân với tỷ số truyền, trừ đi mọi tổn thất về hiệu suất (Mô-men xoắn đầu ra $\approx$ mô-men xoắn động cơ $\times$ Tỷ số truyền $\times$ Hiệu suất hộp số). Điều này có nghĩa là một chiếc Nema 17 nhỏ với hộp số 10: 1 thường có thể sánh được với lực đầu ra của động cơ bước thông thường lớn hơn và đắt tiền hơn nhiều. Điều này rất quan trọng đối với các ứng dụng liên quan đến việc di chuyển tải nặng hoặc khắc phục ma sát cao.

Tốc độ

Sự đánh đổi mô-men xoắn-tốc độ là không thể tránh khỏi.

• Bước thường xuyên: Có khả năng nhiều tốc độ quay tối đa cao hơn (RPM) , làm cho nó phù hợp cho việc định vị nhanh, tải nhẹ.

• Bước có hướng: Hộp số làm giảm tốc độ trục đầu ra theo tỷ số truyền. Mặc dù điều này giới hạn tốc độ tối đa, nhưng bản thân động cơ lại hoạt động ở tốc độ cao hơn trên đường cong bên trong của nó, giúp khắc phục sự cộng hưởng ở tốc độ thấp và mang lại hiệu suất mô-men xoắn tốt nhất.

Độ phân giải bước (Chính xác)

Mặc dù cả hai động cơ đều có độ chính xác cao nhưng động cơ bước có hộp số cải thiện đáng kể hiệu quả độ phân giải.

• Bước thường xuyên: Một động cơ 1,8 độ tiêu chuẩn có 200 bước đầy đủ trên mỗi vòng quay. Với vi bước (ví dụ: 1/16 vi bước), độ phân giải là $1.8^{\circ }/16=0.1125^{\circ }$ .

• Bước có hướng: Một động cơ 1,8 độ với tỷ số truyền 10:1 có góc bước hiệu dụng là $1.8^{\circ }/10=0.18^{\circ }$ mỗi bước đầy đủ trên trục đầu ra. Khi áp dụng vi bước, độ chính xác cuối cùng là cực kỳ tốt. Điều này làm cho động cơ bước có hộp số sự lựa chọn ưu việt cho các nhiệm vụ cực kỳ tinh chỉnh hoặc định vị vi mô.

3. Sự phù hợp của ứng dụng

Các đặc tính riêng biệt của từng loại động cơ phù hợp với nhu cầu cụ thể:

Khi nào nên chọn động cơ bước thông thường

Một bước thông thường được ưa thích khi tốc độ và sự đơn giản là những ưu tiên chính và tải trọng tương đối nhẹ.

• Định vị tốc độ cao: Ví dụ: chuyển động đầu in nhanh trong máy in 3D, bảng XY trong máy khắc hạng nhẹ.

• Hệ thống truyền động trực tiếp: Trường hợp có thể quản lý được việc khớp quán tính mà không cần đầu bánh răng.

• Dự án nhạy cảm về chi phí: Không có hộp số có nghĩa là độ phức tạp thấp hơn và chi phí đơn vị thấp hơn.

Khi nào nên chọn động cơ bước có hộp số

các động cơ bước có hộp số là giải pháp dứt điểm khi lực cao và độ phân giải cao ở tốc độ thấp được yêu cầu.

• Chuyển động theo chiều dọc hoặc tải nặng: Ví dụ: bộ truyền động trục Z trên máy CNC, cơ cấu nâng, khớp robot phải chống lại trọng lực.

• Thu nhỏ: Việc sử dụng động cơ có hộp số cho phép bạn sử dụng động cơ vật lý nhỏ hơn (ví dụ: NEMA 17) để đạt được mô-men xoắn của động cơ không hộp số lớn hơn nhiều (ví dụ: NEMA 34), tiết kiệm không gian.

• Lập chỉ mục chính xác: Ví dụ: thiết bị quang học, van điều khiển dòng chảy chính xác hoặc bất kỳ hệ thống nào yêu cầu chuyển động góc cực nhỏ, có thể lặp lại.

4. Sự đánh đổi chính: Phản ứng dữ dội và độ phức tạp

các advantages of the gearbox do come with two main trade-offs:

Phản ứng dữ dội

Động cơ bước thông thường, dẫn động trực tiếp, hầu như không có phản ứng ngược (mất chuyển động). Các bánh răng trong một động cơ bước có hộp số giới thiệu trò chơi cơ học, được gọi là phản ứng dữ dội.

• Tác động: Đây có thể là một vấn đề ở vị trí quan trọng, có khả năng đảo ngược cao.

• Giảm nhẹ: Hộp số chất lượng cao (như loại hành tinh) được thiết kế đặc biệt với phản ứng dữ dội thấp thông số kỹ thuật (thường $\le 10$ phút arc) để giảm thiểu lỗi này, nhưng chúng đắt hơn.

Độ phức tạp và bảo trì

Máy bước thông thường là một cỗ máy đơn giản, mạnh mẽ. A động cơ bước có hộp số thêm một bộ phận cơ khí có thể bị mài mòn và có định mức mô-men xoắn cực đại không được vượt quá.

• Xem xét: các gearbox is an additional potential failure point and has a maximum rating for the output torque and radial/axial loads. Overloading the gearbox can strip the gears.

Tóm lại, sự lựa chọn phụ thuộc vào nhu cầu của ứng dụng: Nếu bạn cần tốc độ và sự đơn giản, hãy đi thường xuyên. Nếu bạn cần mô-men xoắn cực lớn hoặc độ phân giải cực nhỏ, động cơ bước có hộp số là sự lựa chọn chuyên nghiệp.