Βηματικοί κινητήρεςείναι συσκευές διακριτής κίνησης με πλεονέκτημα χαμηλού κόστους έναντι των σερβοκινητήρων, οι οποίες μετατρέπουν μηχανική και ηλεκτρική ενέργεια. Ένας κινητήρας που μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια ονομάζεται «γεννήτρια». Ένας κινητήρας που μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια ονομάζεται «κινητήρας». Οι βηματικοί κινητήρες και οι σερβοκινητήρες είναι προϊόντα ελέγχου κίνησης που μπορούν να εντοπίσουν με ακρίβεια την κίνηση του εξοπλισμού αυτοματισμού και τον τρόπο που κινείται και χρησιμοποιούνται κυρίως στην κατασκευή εξοπλισμού αυτοματισμού.
Υπάρχουν τρεις τύποι ρότορα βηματικού κινητήρα: αντιδραστικός (τύπος VR), μόνιμος μαγνήτης (τύπος PM) και υβριδικός (τύπος HB). 1) Αντιδραστικός (τύπος VR): γρανάζι με δόντια ρότορα. 2) Μόνιμος μαγνήτης (τύπος PM): ρότορας με μόνιμο μαγνήτη. 3) Υβριδικός (τύπος HB): γρανάζι με μόνιμο μαγνήτη και δόντια ρότορα. Οι βηματικοί κινητήρες ταξινομούνται ανάλογα με τις περιελίξεις του στάτορα: υπάρχουν διφασικοί, τριφασικοί και πενταφασικοί σε σειρά. Οι κινητήρες με δύο στάτορες γίνονται διφασικοί κινητήρες και αυτοί με πέντε στάτορες ονομάζονται πενταφασικοί κινητήρες. Όσο περισσότερες φάσεις και παλμούς έχει ένας βηματικός κινητήρας, τόσο πιο ακριβής είναι.
Οι κινητήρες HB μπορούν να επιτύχουν πολύ ακριβή μικρή σταδιακή κίνηση, ενώ οι κινητήρες PM γενικά δεν απαιτούν υψηλή ακρίβεια ελέγχου.Κινητήρες HBμπορούν να επιτύχουν πολύπλοκες, ακριβείς απαιτήσεις γραμμικού ελέγχου κίνησης. Οι κινητήρες PM έχουν σχετικά μικρή ροπή και όγκο, γενικά δεν απαιτούν υψηλή ακρίβεια ελέγχου και είναι πιο οικονομικοί σε κόστος. Βιομηχανίες: κλωστοϋφαντουργικά μηχανήματα, συσκευασία τροφίμων. Όσον αφορά την ακρίβεια της διαδικασίας παραγωγής και του ελέγχου του κινητήρα,Βηματικοί κινητήρες HBείναι πιο υψηλής τεχνολογίας από τους βηματικούς κινητήρες PM.
Οι βηματικοί κινητήρες και οι σερβοκινητήρες είναι και οι δύο προϊόντα ελέγχου κίνησης, αλλά διαφέρουν ως προς την απόδοση του προϊόντος τους. Ένας βηματικός κινητήρας είναι μια διακριτή συσκευή κίνησης που λαμβάνει μια εντολή και εκτελεί ένα βήμα. Οι βηματικοί κινητήρες μετατρέπουν το σήμα παλμού εισόδου σε γωνιακή μετατόπιση. Όταν ο οδηγός του βηματικού κινητήρα λαμβάνει ένα σήμα παλμού, τον οδηγεί να περιστραφεί κατά μια σταθερή γωνία στην καθορισμένη κατεύθυνση. Ένας σερβοκινητήρας είναι ένα σερβοσύστημα στο οποίο τα ηλεκτρικά σήματα μετατρέπονται σε ροπή και ταχύτητα για να οδηγήσουν ένα αντικείμενο ελέγχου, το οποίο μπορεί να ελέγξει την ταχύτητα και την ακρίβεια θέσης.
✓ Οι βηματικοί κινητήρες και οι σερβοκινητήρες διαφέρουν αρκετά όσον αφορά τα χαρακτηριστικά χαμηλής συχνότητας, τα χαρακτηριστικά ροπής συχνότητας και την ικανότητα υπερφόρτωσης.
Ακρίβεια ελέγχου: όσο περισσότερες φάσεις και σειρές βηματικών κινητήρων, τόσο υψηλότερη είναι η ακρίβεια. η ακρίβεια ελέγχου των σερβοκινητήρων AC εγγυάται ο περιστροφικός κωδικοποιητής στο πίσω μέρος του άξονα του κινητήρα, όσο περισσότερες κλίμακες κωδικοποιητή, τόσο υψηλότερη είναι η ακρίβεια.
✓ Χαρακτηριστικά χαμηλής συχνότητας: Οι βηματικοί κινητήρες είναι επιρρεπείς σε φαινόμενα κραδασμών χαμηλής συχνότητας σε χαμηλές ταχύτητες. Αυτό το φαινόμενο κραδασμών χαμηλής συχνότητας, που καθορίζεται από την αρχή λειτουργίας των βηματικών κινητήρων, είναι επιζήμιο για την κανονική λειτουργία του μηχανήματος και γενικά χρησιμοποιούν τεχνολογία απόσβεσης για να ξεπεράσουν το φαινόμενο κραδασμών χαμηλής συχνότητας. Τα σερβοσυστήματα AC διαθέτουν λειτουργία καταστολής συντονισμού, η οποία μπορεί να καλύψει την έλλειψη ακαμψίας του μηχανήματος. Η λειτουργία είναι πολύ ομαλή και δεν εμφανίζεται κανένα φαινόμενο κραδασμών ακόμη και σε χαμηλές ταχύτητες.
✓ Χαρακτηριστικά ροπής-συχνότητας: η ροπή εξόδου των βηματικών κινητήρων μειώνεται με την αύξηση της ταχύτητας, επομένως η μέγιστη ταχύτητα λειτουργίας τους είναι 300-600RPM. Οι σερβοκινητήρες μπορούν να παράγουν ονομαστική ροπή έως την ονομαστική ταχύτητα (γενικά 2000-3000RPM) και πάνω από την ονομαστική ταχύτητα είναι σταθερή η ισχύς εξόδου.
✓ Ικανότητα υπερφόρτωσης: οι βηματικοί κινητήρες δεν έχουν ικανότητα υπερφόρτωσης. Οι σερβοκινητήρες έχουν ισχυρή ικανότητα υπερφόρτωσης.
✓ Απόδοση απόκρισης: οι βηματικοί κινητήρες χρειάζονται 200-400 ms για να επιταχύνουν από στάση σε ταχύτητα λειτουργίας (αρκετές εκατοντάδες στροφές ανά λεπτό). Ο σερβοκινητήρας AC έχει καλύτερη απόδοση επιτάχυνσης και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε καταστάσεις ελέγχου που απαιτούν γρήγορη εκκίνηση/στάση. Ο σερβοκινητήρας Panasonic MASA 400W AC, για παράδειγμα, επιταχύνει από στάση στην ονομαστική ταχύτητα των 3000RPM σε λίγα μόνο χιλιοστά του δευτερολέπτου.
Λειτουργική απόδοση: οι βηματικοί κινητήρες ελέγχονται με ανοιχτό βρόχο και είναι επιρρεπείς σε απώλεια βήματος ή μπλοκάρισμα όταν η συχνότητα εκκίνησης είναι πολύ υψηλή ή το φορτίο είναι πολύ μεγάλο, και σε υπέρβαση όταν η ταχύτητα είναι πολύ υψηλή κατά τη διακοπή. Ο σερβοκινητήρας AC ελέγχεται με κλειστό βρόχο και ο οδηγός μπορεί να λάβει απευθείας δείγμα από το σήμα ανατροφοδότησης του κωδικοποιητή του κινητήρα, επομένως γενικά δεν υπάρχει απώλεια βήματος ή υπέρβαση του βηματικού κινητήρα και η απόδοση ελέγχου είναι πιο αξιόπιστη.
Ο σερβοκινητήρας AC είναι καλύτερος από τον βηματικό κινητήρα όσον αφορά την απόδοση, αλλά ο βηματικός κινητήρας έχει το πλεονέκτημα της χαμηλής τιμής. Ο σερβοκινητήρας AC είναι ανώτερος από τους βηματικούς κινητήρες όσον αφορά την ταχύτητα απόκρισης, την ικανότητα υπερφόρτωσης και την απόδοση λειτουργίας, αλλά οι βηματικοί κινητήρες χρησιμοποιούνται σε ορισμένα λιγότερο απαιτητικά σενάρια λόγω του πλεονεκτήματος κόστους-απόδοσης. Με τη χρήση τεχνολογίας κλειστού βρόχου, οι βηματικοί κινητήρες κλειστού βρόχου μπορούν να παρέχουν εξαιρετική ακρίβεια και απόδοση, η οποία μπορεί να επιτύχει μέρος της απόδοσης των σερβοκινητήρων, αλλά έχει επίσης το πλεονέκτημα της χαμηλής τιμής.
Κοιτάξτε μπροστά και σχεδιάστε αναδυόμενους τομείς. Οι εφαρμογές βηματικών κινητήρων έχουν υποστεί διαρθρωτικές αλλαγές, με την παραδοσιακή αγορά να φτάνει σε κορεσμό και να αναδύονται νέες βιομηχανίες. Τα προϊόντα κινητήρων ελέγχου και συστημάτων κίνησης της εταιρείας είναι βαθιά δομημένα σε ιατρικά όργανα, ρομπότ σέρβις, βιομηχανικό αυτοματισμό, πληροφορίες και επικοινωνίες, ασφάλεια και άλλες αναδυόμενες βιομηχανίες, οι οποίες αντιπροσωπεύουν ένα σχετικά μεγάλο μερίδιο της συνολικής επιχείρησης και αναπτύσσονται με ταχείς ρυθμούς. Η ζήτηση για βηματικούς κινητήρες σχετίζεται με την οικονομία, την τεχνολογία, το επίπεδο βιομηχανικού αυτοματισμού και το επίπεδο τεχνικής ανάπτυξης των ίδιων των βηματικών κινητήρων. Η αγορά έχει φτάσει σε κορεσμό σε παραδοσιακούς κλάδους όπως ο αυτοματισμός γραφείου, οι ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές και οι οικιακές συσκευές, ενώ συνεχίζουν να αναδύονται νέες βιομηχανίες, όπως η τρισδιάστατη εκτύπωση, η παραγωγή ηλιακής ενέργειας, ο ιατρικός εξοπλισμός και οι εφαρμογές στην αυτοκινητοβιομηχανία.
| Αγροί | Συγκεκριμένες εφαρμογές |
| Αυτοματοποίηση γραφείου | Εκτυπωτές, σαρωτές, φωτοτυπικά, πολυλειτουργικά μηχανήματα κ.λπ. |
| Φωτισμός σκηνής | Έλεγχος κατεύθυνσης φωτός, εστίαση, μετατόπιση χρώματος, έλεγχος σημείου, εφέ φωτισμού, κ.λπ. |
| Τραπεζιτικές εργασίες | Μηχανήματα ΑΤΜ, εκτύπωση χαρτονομισμάτων, παραγωγή τραπεζικών καρτών, μηχανήματα καταμέτρησης χρημάτων, κ.λπ. |
| Ιατρικός | Αξονικός τομογράφος, αιματολογικός αναλυτής, βιοχημικός αναλυτής κ.λπ. |
| Βιομηχανικός | Κλωστοϋφαντουργικά μηχανήματα, μηχανήματα συσκευασίας, ρομπότ, μεταφορικοί ιμάντες, γραμμές συναρμολόγησης, μηχανές τοποθέτησης κ.λπ. |
| Ανακοίνωση | Προετοιμασία σήματος, τοποθέτηση κεραίας κινητής τηλεφωνίας, κ.λπ. |
| Ασφάλεια | Έλεγχος κίνησης για κάμερες παρακολούθησης. |
| Αυτοκινητοβιομηχανία | Έλεγχος βαλβίδας λαδιού/αερίου, σύστημα διεύθυνσης με φως. |
Αναδυόμενη Βιομηχανία 1: Η τρισδιάστατη εκτύπωση συνεχίζει να σημειώνει σημαντικές άλματα στην τεχνολογία Έρευνας και Ανάπτυξης (Ε&Α) και να διευρύνει τα σενάρια εφαρμογών της, με τις εγχώριες και διεθνείς αγορές να αναπτύσσονται με ρυθμό περίπου 30%. Η τρισδιάστατη εκτύπωση βασίζεται σε ψηφιακά μοντέλα, στοιβάζοντας υλικά στρώση-στρώση για τη δημιουργία φυσικών αντικειμένων. Ο κινητήρας είναι ένα σημαντικό στοιχείο ισχύος στον τρισδιάστατο εκτυπωτή, η ακρίβεια του κινητήρα επηρεάζει την επίδραση της τρισδιάστατης εκτύπωσης, γενικά της τρισδιάστατης εκτύπωσης με βηματικούς κινητήρες. Το 2019, η παγκόσμια βιομηχανία τρισδιάστατης εκτύπωσης έφτασε τα 12 δισεκατομμύρια δολάρια, σημειώνοντας αύξηση 30% σε ετήσια βάση.
Αναδυόμενη βιομηχανία 2: Τα κινητά ρομπότ ελέγχονται από υπολογιστή, με λειτουργίες όπως κίνηση, αυτόματη πλοήγηση, έλεγχος πολλαπλών αισθητήρων, αλληλεπίδραση δικτύου κ.λπ. Η πιο σημαντική χρήση στην πρακτική παραγωγή είναι ο χειρισμός, με υψηλό βαθμό μη τυποποίησης.
Οι βηματικοί κινητήρες χρησιμοποιούνται στη μονάδα κίνησης των κινητών ρομπότ και η κύρια δομή κίνησης συναρμολογείται από κινητήρες κίνησης και μειωτήρες (κιβώτια ταχυτήτων). Αν και η εγχώρια βιομηχανία βιομηχανικών ρομπότ ξεκίνησε αργά σε σύγκριση με τις ξένες χώρες, βρίσκεται μπροστά από τις ξένες χώρες στον τομέα των κινητών ρομπότ. Προς το παρόν, τα βασικά εξαρτήματα των κινητών ρομπότ παράγονται κυρίως εγχώρια και οι εγχώριες επιχειρήσεις έχουν ουσιαστικά επιτύχει τις απαιτήσεις ακρίβειας από όλες τις απόψεις και υπάρχουν λιγότερες ξένες ανταγωνιστικές επιχειρήσεις.
Το μέγεθος της αγοράς κινητών ρομπότ της Κίνας θα ανέλθει σε περίπου 6,2 δισεκατομμύρια δολάρια το 2019, σημειώνοντας αύξηση 45% σε ετήσια βάση. Διεθνής κυκλοφορία επαγγελματικών ρομπότ καθαρισμού με σημαντική αύξηση στην απόδοση καθαρισμού. Η κυκλοφορία του «δεύτερου ρομπότ» το 2018 έρχεται μετά την κυκλοφορία του ανθρωποειδούς ρομπότ. Το «δεύτερο ρομπότ» είναι ένα έξυπνο εμπορικό ρομπότ ηλεκτρικής σκούπας με πολλαπλούς αισθητήρες για την ανίχνευση εμποδίων, σκαλοπατιών και ανθρώπινης κίνησης. Μπορεί να λειτουργεί για τρεις ώρες με μία μόνο φόρτιση και μπορεί να καθαρίσει έως και 1.500 τετραγωνικά μέτρα. Το «δεύτερο ρομπότ» μπορεί να αντικαταστήσει το μεγαλύτερο μέρος του καθημερινού φόρτου εργασίας του προσωπικού καθαριότητας και μπορεί να αυξήσει τη συχνότητα του καθαρισμού με ηλεκτρική σκούπα, επιπλέον των υφιστάμενων εργασιών καθαρισμού.
Αναδυόμενη βιομηχανία 3: Με την εισαγωγή του 5G, ο αριθμός των κεραιών για τους σταθμούς βάσης επικοινωνίας αυξάνεται και ο αριθμός των απαιτούμενων κινητήρων αυξάνεται επίσης. Γενικά, απαιτούνται 3 κεραίες για τους συνηθισμένους σταθμούς βάσης επικοινωνίας, 4-6 κεραίες για τους σταθμούς βάσης 4G και περαιτέρω αυξήσεις στον αριθμό των σταθμών βάσης και των κεραιών για εφαρμογές 5G, καθώς πρέπει να καλύπτουν τις παραδοσιακές εφαρμογές επικοινωνίας κινητής τηλεφωνίας και επικοινωνίας IoT. Τα προϊόντα κινητήρων ελέγχου με εξαρτήματα κιβωτίου ταχυτήτων γίνονται μια κυρίαρχη προσαρμοσμένη ανάπτυξη για τις εγκαταστάσεις κεραιών σταθμών βάσης. Ένας κινητήρας ελέγχου με κιβώτιο ταχυτήτων χρησιμοποιείται για κάθε κεραία ESC.
Ο αριθμός των σταθμών βάσης 4G αυξήθηκε κατά 1,72 εκατομμύρια το 2019 και η κατασκευή δικτύων 5G αναμένεται να ανοίξει έναν νέο κύκλο. Το 2019, ο αριθμός των σταθμών βάσης κινητής τηλεφωνίας στην Κίνα έφτασε τα 8,41 εκατομμύρια, εκ των οποίων τα 5,44 εκατομμύρια ήταν σταθμοί βάσης 4G, αντιπροσωπεύοντας το 65%. Το 2019, ο αριθμός των νέων σταθμών βάσης 4G αυξήθηκε κατά 1,72 εκατομμύρια, ο μεγαλύτερος αριθμός από το 2015, κυρίως λόγω 1) της επέκτασης του δικτύου για την κάλυψη των τυφλών σημείων σε αγροτικές περιοχές. 2) της αναβάθμισης της χωρητικότητας του κεντρικού δικτύου για να τεθούν τα θεμέλια για την κατασκευή δικτύου 5G. Η εμπορική άδεια 5G της Κίνας θα εκδοθεί τον Ιούνιο του 2019 και έως τον Μάιο του 2020, περισσότεροι από 250.000 σταθμοί βάσης 5G θα έχουν ανοίξει σε εθνικό επίπεδο.
Αναδυόμενη Βιομηχανία 5: Οι ιατρικές συσκευές αποτελούν ένα από τα κύρια σενάρια εφαρμογής για τους βηματικούς κινητήρες και αποτελούν έναν από τους τομείς στους οποίους η Vic-Tech δραστηριοποιείται ενεργά. Από το μέταλλο έως το πλαστικό, οι ιατρικές συσκευές απαιτούν υψηλό επίπεδο ακρίβειας στην παραγωγή τους. Πολλοί κατασκευαστές ιατρικών συσκευών χρησιμοποιούν σερβοκινητήρες για να καλύψουν τις απαιτήσεις ακρίβειας, αλλά επειδή οι βηματικοί κινητήρες είναι πιο οικονομικοί και μικρότεροι από τους σερβοκινητήρες, και η ακρίβεια μπορεί να καλύψει ορισμένες ιατρικές συσκευές, οι βηματικοί κινητήρες χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία κατασκευής ιατρικών συσκευών και αντικαθιστούν ακόμη και ορισμένους σερβοκινητήρες.
Ώρα δημοσίευσης: 19 Μαΐου 2023