Prevodový motor vs. krokový motor: Rozdiely, Sprievodca výberom a Špecifikácie motorov s malou prevodovkou

V a prevodový motor v porovnaní s krokovým motorom, krátka odpoveď je: vyberte si prevodový motor, keď potrebujete vysoký, stabilný krútiaci moment pri nízkej rýchlosti pre plynulé otáčanie, a vyberte si krokový motor, keď potrebujete presné, opakovateľné polohovanie . Prevodový motor spája štandardný motor s prevodovkou, ktorá mechanicky znásobuje krútiaci moment a znižuje výstupnú rýchlosť, zatiaľ čo krokový motor sa pohybuje v pevných, diskrétnych uhlových prírastkoch riadených priamo elektrickými impulzmi – nie je potrebná žiadna prevodovka, aj keď je možné ju pridať pre dodatočný krútiaci moment. A malý prevodový motor používa rovnaký princíp násobenia krútiaceho momentu v miniatúrnej mierke, bežne s priemerom 6 mm až 42 mm, pre kompaktné zariadenia, ako sú zámky dverí, závesy kamier a robotika. Nižšie uvádzame, ako jednotlivé typy motorov skutočne fungujú, porovnávame ich skutočné výkonnostné kompromisy a uvádzame, čo treba hľadať pri špecifikácii malého prevodového motora.

Ako funguje prevodový motor

Prevodový motor je štandardný motor na striedavý alebo jednosmerný prúd kombinovaný s prevodovkou alebo systémom redukcie prevodovky, pripojený priamo k jeho výstupnému hriadeľu. Prevodovka funguje ako multiplikátor krútiaceho momentu: malý, účinný motor sa točí rýchlo, ale slabo a prevody vymieňajú túto rýchlosť za silu, takže sa koncový výstupný hriadeľ otáča pomalšie pri tlačení alebo ťahaní s výrazne väčším krútiacim momentom.

Vďaka tejto konštrukcii sú prevodové motory predvolenou voľbou pre aplikácie vyžadujúce trvalú rotačnú silu, a nie presné zastavovacie body – dopravníkové pásy, výťahy, hnacie ústrojenstvo elektrických vozidiel a všeobecné priemyselné stroje sa spoliehajú na tento obchod s krútiacim momentom za rýchlosť.

Bežné typy prevodoviek používané v prevodových motoroch zahŕňajú:

• Čelné prevodovky — jednoduché, efektívne a nákladovo efektívne pre potreby stredného krútiaceho momentu a rýchlosti
• Skrutkové prevodovky — šikmé zuby zaisťujú hladšiu a tichšiu prevádzku pri vyššom zaťažení
• Planétové prevodovky — vysoko kompaktný s vynikajúcou hustotou krútiaceho momentu, bežný tam, kde je obmedzený priestor
• Šnekové prevodovky — poskytujú veľmi vysoké redukčné pomery a sú bez možnosti spätného ovládania, čo poskytuje prirodzené pridržiavanie alebo brzdný účinok

Ako funguje krokový motor

Krokový motor je typ motora, ktorý rozdeľuje jednu plnú otáčku na pevný počet rovnakých krokov, pričom pohybuje svojim hriadeľom v diskrétnych, presných uhlových prírastkoch, namiesto toho, aby sa otáčal nepretržite a hladko. Štandardný 1,8-stupňový krokový motor vykoná 200 úplných krokov za otáčku a pomocou mikrokrokovania – elektronického rozdelenia každého kroku – možno toto rozlíšenie ešte viac vylepšiť.

Pretože poloha je riadená priamo počítaním elektrických impulzov, krokové motory môžu dosiahnuť presné polohovanie v systéme s otvorenou slučkou, čo znamená, že nevyhnutne nevyžadujú kódovač alebo snímač spätnej väzby, aby vedeli, kam smeruje hriadeľ. To je hlavný dôvod, prečo sú štandardom v zariadeniach, ako sú 3D tlačiarne, CNC stroje a automatizované dávkovače, kde na presnom, opakovateľnom pohybe záleží viac ako na surovej rotačnej sile.

Krokové motory tiež poskytujú silný prídržný krútiaci moment pri zastavení, pričom udržujú hriadeľ zablokovaný v polohe pri zaťažení bez unášania – užitočné pre aplikácie, ako sú kĺby robotických ramien, ktoré musia medzi pohybmi zostať na mieste.

Prevodový motor vs krokový motor: Priame porovnanie

V tabuľke nižšie sú uvedené praktické rozdiely, ktoré zvyčajne rozhodujú o tom, ktorý typ motora sa hodí k danému dizajnu.

Prevodové motory tiež predstavujú mechanickú zvláštnosť, ktorú stojí za to poznať predtým, ako ju špecifikujete: Vôľa ozubeného kolesa – malá vôľa medzi zaberajúcimi zubami ozubeného kolesa – zvyčajne prebieha 0,5 až 3 stupne , čo sa môže premietnuť do miernej straty presnosti v aplikáciách citlivých na polohu. Konštrukcia krokového motora s priamym pohonom sa tomuto problému úplne vyhýba, čo je jedným z dôvodov, prečo dominuje v zariadeniach kritických pre polohovanie.

Kedy zvoliť jednotlivé typy motora

Priradenie motora k úlohe zvyčajne vedie k zodpovedaniu jednej otázky: potrebuje aplikácia niečo pohnúť silou alebo niečo presne umiestniť?

Vyberte prevodový motor, keď

• Aplikácia vyžaduje vysoký krútiaci moment pri nízkej, nepretržitej rýchlosti — dopravníky, výťahy a ťažké stroje
• Zaťaženie je značné a presná poloha zastavenia záleží menej ako hrubá ťahová alebo tlačná sila
• Mechanizmus beží nepretržite, nie spúšťanie a zastavovanie v diskrétnych krokoch

Vyberte krokový motor, keď

• Prioritou je presné, opakovateľné polohovanie — 3D tlačiarne, CNC rezacie hlavy a zaostrovacie mechanizmy fotoaparátu
• Konštrukcia ťaží z riadenia s otvorenou slučkou, čím sa vyhnete dodatočným nákladom a zložitosti kódovača
• Hriadeľ musí pri zaťažení držať pevnú polohu bez driftovania medzi pohybmi

Niektoré konštrukcie používajú krokový motor s prevodovkou, aby získali to najlepšie z oboch svetov – prevodovka znásobuje natívny krútiaci moment krokového motora a zároveň vylepšuje jeho efektívne rozlíšenie krokov, pretože každý krok motora teraz po redukcii prevodového stupňa zodpovedá menšiemu uhlu na výstupnom hriadeli.

Čo definuje malý prevodový motor

Malý prevodový motor využíva rovnaký princíp motora a prevodovky v miniatúrnom meradle, skonštruovaný pre aplikácie, kde záleží na krútiacom momente a fyzickej stope. Výrobcovia bežne ponúkajú malé prevodové motory v rozsahu od približne 6 mm do 42 mm vo vonkajšom priemere s menovitým napätím typicky v rozsahu 2 V až 24 V jednosmerného prúdu a výstupnými rýchlosťami od približne 5 otáčok za minútu do 2 000 otáčok za minútu v závislosti od zvoleného prevodového pomeru.

Na najmenšom konci tohto rozsahu môže 6 mm prevodový motor vážiť len niečo málo cez gram – dostatočne ľahký na miniatúrnu robotiku, kardanové závesy kamier alebo automatické zámky dverí – pričom stále znásobuje krútiaci moment výrazne nad rámec toho, čo by mohol poskytnúť samotný holý motor. Reprezentatívna mikroplanetárna jednotka napríklad kombinuje 8-10 mm motor s približne 10 mm prevodovkou, aby sa vytvoril redukčný pomer 1:171, čo je užitočné tam, kde je potrebný veľmi pomalý výstup s vysokým krútiacim momentom z malého balenia.

Výber materiálu a pomeru prevodovky pre motor s malou prevodovkou

Keď sa rozhodnete pre malý prevodový motor, najdôležitejšie sú dve možnosti špecifikácie: z čoho sú prevody vyrobené a aký agresívny je redukčný pomer.

1. Plastové prevody sú ľahšie, tichšie a nákladovo efektívnejšie – vhodné pre spotrebnú elektroniku, hračky a ľahké mechanizmy s obmedzenými pracovnými cyklami.
2. Kovové prevody prenášajú väčšie sily a vydržia podstatne dlhšie pri rovnakom zaťažení – bežne dvoj- až trojnásobok životnosti ekvivalentnej plastovej prevodovky – vďaka čomu sú lepšou voľbou pre náročné aplikácie alebo aplikácie s nepretržitým používaním.
3. Zmiešané kovové a plastové prevodovky ponúkajú strednú cestu, často používajú plast na rýchlo sa otáčajúcom vstupnom stupni na zníženie hluku a zároveň zachovávajú kov na výstupných stupňoch s vyšším krútiacim momentom.
4. Vyššie prevodové pomery vymieňajú maximálnu rýchlosť za väčšie násobenie krútiaceho momentu – pomer 1:171 produkuje oveľa väčší výstupný krútiaci moment ako pomer 1:27 z rovnakého základného motora, ale otáča výstupný hriadeľ oveľa pomalšie.

Pri špecifikácii malého prevodového motora pre nový dizajn sa oplatí zdieľať cieľové zaťaženie, pracovný cyklus a toleranciu hluku priamo s výrobcom – prevodový pomer, materiál prevodovky, štýl výstupného hriadeľa a napätie sú bežne prispôsobiteľné dokonca aj pri týchto malých priemeroch, takže skladový diel len zriedka musí byť konečným kompromisom.