Wie funktionieren Servomotoren?

Das Wort „Servo“ kommt vom griechischen Wort „Sklave“. Unter „Servomotor“ kann ein Motor verstanden werden, der dem Befehl des Steuersignals absolut gehorcht: Bevor das Steuersignal gesendet wird, bleibt der Rotor stationär; wenn das Steuersignal gesendet wird, dreht sich der Rotor sofort; wenn das Steuersignal verschwindet, Der Rotor kann sofort stoppen.

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Der Servomotor ist ein Mikromotor, der als Aktuator in einem automatischen Steuergerät verwendet wird. Seine Funktion besteht darin, elektrische Signale in die Winkelverschiebung oder Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Welle umzuwandeln.

Der Servomotor selbst hat die Funktion, Impulse auszusenden, d. h. jedes Mal, wenn sich der Servomotor um einen Winkel dreht, gibt er eine entsprechende Anzahl von Impulsen ab. Auf diese Weise bildet er eine Reaktion auf die vom Servomotor empfangenen Impulse bzw. ist dies Dies wird als geschlossener Regelkreis bezeichnet. Auf diese Weise weiß das System, dass der Impuls ausgegeben wird. Wie viele Impulse werden an den Servomotor gegeben und wie viele Impulse werden gleichzeitig zurückerhalten. Auf diese Weise kann die Drehung des Motors gesteuert werden sehr genau gesteuert werden, wodurch eine präzise Positionierung erreicht wird, die 0,001 mm erreichen kann.

Servomotoren werden in DC-Servomotoren und AC-Servomotoren unterteilt:

DC-Servomotoren werden in bürstenbehaftete und bürstenlose Motoren unterteilt. Bürstenmotoren zeichnen sich durch niedrige Kosten, einen einfachen Aufbau, ein großes Anlaufdrehmoment, einen großen Drehzahlbereich und eine einfache Steuerung aus und erfordern Wartung. Sie sind jedoch unpraktisch in der Wartung (Auswechseln der Kohlebürsten), erzeugen elektromagnetische Störungen und stellen Umweltanforderungen. Daher kann es in kostensensiblen allgemeinen industriellen und zivilen Anwendungen eingesetzt werden. Bürstenlose Motoren sind klein, leicht, haben eine große Leistung, reagieren schnell, haben eine hohe Geschwindigkeit, eine geringe Trägheit, eine gleichmäßige Drehung und ein stabiles Drehmoment. Die Steuerung ist komplex und die Intelligenz ist einfach zu realisieren. Die elektronische Kommutierungsmethode ist flexibel und kann eine Rechteckkommutierung oder eine Sinuskommutierung sein. Der Motor ist wartungsfrei, hat einen hohen Wirkungsgrad, eine niedrige Betriebstemperatur, eine sehr geringe elektromagnetische Strahlung, eine lange Lebensdauer und kann in verschiedenen Umgebungen eingesetzt werden.

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AC-Servomotoren sind ebenfalls bürstenlose Motoren und werden in Synchron- und Asynchronmotoren unterteilt. Derzeit werden Synchronmotoren im Allgemeinen in der Bewegungssteuerung eingesetzt. Sie haben einen großen Leistungsbereich und können hohe Leistungen erreichen. Große Trägheit, die maximale Drehzahl ist niedrig und nimmt mit zunehmender Leistung schnell ab. Daher eignet es sich für Anwendungen mit niedriger Geschwindigkeit und reibungslosem Betrieb.

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Funktionsprinzip von linearen Schrittmotoren

Der lineare Schrittmotor funktioniert auf ähnliche Weise wie der rotatorische Schrittmotor, jedoch erfolgt die Bewegung linear entlang einer geraden Linie anstatt einer Drehung. Hier sind die Grundprinzipien:

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Stator und Rotor: Wie beim rotatorischen Schrittmotor gibt es einen feststehenden Teil (Stator) und einen beweglichen Teil (Rotor).

Spulen im Stator: Der Stator enthält Spulen, die in einer bestimmten Anordnung angebracht sind. Diese Spulen werden nacheinander mit Strom versorgt, um ein magnetisches Feld zu erzeugen.

Permanentmagnete im Rotor: Der Rotor besteht aus einem magnetischen Material oder permanenten Magneten. Diese Magneten werden durch das magnetische Feld der Statorspulen beeinflusst.

Schritte durch Phasenstrom: Wie beim rotatorischen Schrittmotor erfolgt die Bewegung durch das Schalten des Stroms in den einzelnen Phasen. Die Reihenfolge, in der die Statorspulen aktiviert werden, bestimmt die Richtung und den Schritt des linearen Motors.

Magnetische Anziehung und Repulsion: Wenn die Statorspulen aktiviert werden, erzeugen sie ein magnetisches Feld, das den Rotor anzieht oder abstößt, je nach Polarität. Dies bewirkt eine lineare Bewegung des Rotors.

Feedbacksystem (optional): Einige lineare Schrittmotoren können mit einem Feedbacksystem ausgestattet sein, um die Position des Rotors zu überwachen und sicherzustellen, dass die gewünschte Position erreicht wird.

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Die präzise Steuerung der Phasenströme ermöglicht eine präzise Positionierung des linearen Schrittmotors. Dieser Typ von Motor findet Anwendung in verschiedenen Bereichen wie CNC-Maschinen, 3D-Druckern, Positioniersystemen und anderen Anwendungen, die eine präzise lineare Bewegung erfordern.

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Eigenschaften von Hybrid-Schrittmotoren

Hybrid-Schrittmotoren vereinen die Vorteile von reaktiven und Permanentmagnet-Schrittmotoren. Sie verfügen über kleine Schrittwinkel, hohe Präzision, stabilen Betrieb bei niedriger Drehzahl, gute Resonanzunterdrückung und hohe Zuverlässigkeit. Sie können in verschiedenen Steuerungssystemen mit offenem Regelkreis weit verbreitet eingesetzt werden. , wie CNC-Werkzeugmaschinen, elektronische Computer, Industrieroboter, Drucker, Kopierer, Automatisierungsinstrumente usw. Es kann auch als Aktuator in verschiedenen hochpräzisen Regelsystemen mit geschlossenem Regelkreis verwendet werden, wie z. B. Vorschubservosystemen von CNC-Werkzeugmaschinen, Verschiebungsaktuatoren in Regelsystemen mit geschlossenem Regelkreis usw.

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Zu den Hauptparametern von Hybrid-Schrittmotoren gehören:

  1. Schrittwinkel: Hybrid-Schrittmotoren haben normalerweise einen Schrittwinkel von 1,8 Grad/Schritt oder weniger, und ihre Schrittwinkel betragen im Allgemeinen 1,8°, 0,9°, 0,72°, 0,36° usw. Je kleiner der Schrittwinkel, desto kleiner Schrittwinkel. Die Genauigkeit ist höher.
  2. Anzahl der Phasen: Hybrid-Schrittmotoren umfassen einphasige, zweiphasige, dreiphasige und vierphasige, wobei zweiphasige Hybrid-Schrittmotoren am häufigsten verwendet werden.
  3. Haltemoment: Das Haltemoment des Hybrid-Schrittmotors liegt im Allgemeinen zwischen 3,5 und 10 N·m. Sein Ausgangsdrehmoment ist groß und die Geschwindigkeit ist hoch.
  4. Wärme und Lärm: Hybrid-Schrittmotoren erzeugen weniger Wärme, sind geräuscharm und hocheffizient.
  5. Reaktionszeit: Der Hybrid-Schrittmotor hat eine schnelle Reaktionsgeschwindigkeit und eignet sich für Anlässe mit häufigen Starts und Stopps.

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Merkmale von Hybrid-Schrittmotoren:

  1. Hohe Auflösung. Durch den Einsatz der Unterteilungsantriebstechnik kann eine hochpräzise Positionierung und Steuerung erreicht werden.
  2. Hohes Drehmoment. Der Rotor des Hybrid-Schrittmotors besteht aus einem Eisenkern und Permanentmagneten. Das Drehmoment dieses Motors ist höher als das eines VR-Schrittmotors gleicher Größe.
  3. Geräuscharm. Der Permanentmagnet des Hybrid-Schrittmotors kann elektromagnetische Störungen reduzieren und verfügt außerdem über eine Regelungstechnik, die die Bewegung des Motors stabiler machen und Geräusche und Vibrationen reduzieren kann.
  4. Geringer Stromverbrauch. Hybrid-Schrittmotoren benötigen beim Positionieren und statischen Halten keinen Energieaufwand, sodass ihr Stromverbrauch relativ gering ist.
  5. Schnelle Reaktion. Hybrid-Schrittmotoren verfügen über eine schnelle Reaktionsgeschwindigkeit und eignen sich für Anwendungen, die eine schnelle Reaktion und präzise Steuerung erfordern.
  6. Einfache Struktur. Der Aufbau von Hybrid-Schrittmotoren ist einfacher als bei anderen Arten von Schrittmotoren und sie lassen sich leicht herstellen und warten.

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