Schrittmotorensind diskrete Bewegungsgeräte mit einem Kostenvorteil gegenüber Servomotoren, die mechanische und elektrische Energie umwandeln. Ein Motor, der mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt, wird als „Generator“ bezeichnet; ein Motor, der elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt, wird als „Motor“ bezeichnet. Schrittmotoren und Servomotoren sind Bewegungssteuerungsprodukte, die die Bewegung und Bewegungsrichtung von Automatisierungsgeräten präzise lokalisieren können und hauptsächlich bei der Herstellung von Automatisierungsgeräten eingesetzt werden.
Es gibt drei Rotortypen für Schrittmotoren: Blindläufer (Typ VR), Permanentmagnetläufer (Typ PM) und Hybridläufer (Typ HB). 1) Blindläufer (Typ VR): Zahnrad mit Rotorzähnen. 2) Permanentmagnetläufer (Typ PM): Rotor mit Permanentmagneten. 3) Hybridläufer (Typ HB): Zahnrad mit Permanentmagneten und Rotorzähnen. Schrittmotoren werden nach den Wicklungen am Stator klassifiziert: Es gibt Zweiphasen-, Dreiphasen- und Fünfphasen-Reihenmotoren. Motoren mit zwei Statoren sind Zweiphasenmotoren, solche mit fünf Statoren Fünfphasenmotoren. Je mehr Phasen und Schläge ein Schrittmotor hat, desto genauer ist er.
HB-Motoren können sehr präzise kleine inkrementelle Schrittbewegungen erreichen, während PM-Motoren im Allgemeinen keine hohe Steuerungsgenauigkeit erfordern.HB-Motorenkönnen komplexe, präzise Anforderungen an die lineare Bewegungssteuerung erfüllen. PM-Motoren haben ein relativ geringes Drehmoment und Volumen, erfordern im Allgemeinen keine hohe Regelgenauigkeit und sind kostengünstiger. Branchen: Textilmaschinen, Lebensmittelverpackungen. In Bezug auf Produktionsprozess und MotorsteuerungsgenauigkeitHB-Schrittmotorensind hochwertiger als PM-Schrittmotoren.
Schrittmotoren und Servomotoren gehören beide zur Bewegungssteuerung, unterscheiden sich jedoch in ihrer Leistung. Ein Schrittmotor ist ein diskretes Bewegungsgerät, das einen Befehl empfängt und einen Schritt ausführt. Schrittmotoren wandeln das Eingangsimpulssignal in eine Winkelverschiebung um. Wenn der Schrittmotortreiber ein Impulssignal empfängt, dreht er den Schrittmotor um einen festen Winkel in die eingestellte Richtung. Ein Servomotor ist ein Servosystem, in dem elektrische Signale in Drehmoment und Geschwindigkeit umgewandelt werden, um ein Steuerobjekt anzutreiben, das Geschwindigkeit und Positionsgenauigkeit steuern kann.
✓ Schrittmotoren und Servomotoren unterscheiden sich erheblich hinsichtlich ihrer Niederfrequenzeigenschaften, Momentfrequenzeigenschaften und Überlastkapazität:.
Steuerungsgenauigkeit: Je mehr Phasen und Reihen der Schrittmotoren, desto höher die Genauigkeit; die Steuerungsgenauigkeit von AC-Servomotoren wird durch den Drehgeber am hinteren Ende der Motorwelle gewährleistet, je mehr Encoderskalen, desto höher die Genauigkeit.
✓ Niederfrequenzeigenschaften: Schrittmotoren neigen bei niedrigen Drehzahlen zu niederfrequenten Vibrationen. Diese durch das Funktionsprinzip bedingten Vibrationen beeinträchtigen den normalen Betrieb der Maschine. Um diese Vibrationen zu vermeiden, wird in der Regel eine Dämpfungstechnologie eingesetzt. AC-Servosysteme verfügen über eine Resonanzunterdrückungsfunktion, die die mangelnde Steifigkeit der Maschine ausgleichen kann. Der Betrieb ist sehr ruhig und selbst bei niedrigen Drehzahlen treten keine Vibrationen auf.
✓ Drehmoment-Frequenz-Eigenschaften: Das Ausgangsdrehmoment von Schrittmotoren nimmt mit zunehmender Geschwindigkeit ab, sodass ihre maximale Betriebsgeschwindigkeit 300–600 U/min beträgt; Servomotoren können bis zur Nenngeschwindigkeit (im Allgemeinen 2000–3000 U/min) ein Nenndrehmoment abgeben, und oberhalb der Nenngeschwindigkeit liegt die Leistungsabgabe konstant.
✓ Überlastfähigkeit: Schrittmotoren sind nicht überlastfähig, Servomotoren hingegen stark.
✓ Reaktionsverhalten: Schrittmotoren benötigen 200–400 ms, um vom Stillstand auf Betriebsdrehzahl (mehrere hundert Umdrehungen pro Minute) zu beschleunigen. AC-Servomotoren bieten eine bessere Beschleunigungsleistung und eignen sich für Steuerungssituationen, die schnelles Starten und Stoppen erfordern. Der Panasonic MASA 400W AC-Servo beispielsweise beschleunigt in nur wenigen Millisekunden vom Stillstand auf seine Nenndrehzahl von 3000 U/min.
Betriebsleistung: Schrittmotoren werden im offenen Regelkreis gesteuert und neigen zu Schrittverlusten oder Blockierungen, wenn die Startfrequenz zu hoch oder die Last zu groß ist, sowie zum Überschwingen, wenn die Geschwindigkeit beim Stoppen zu hoch ist. AC-Servomotoren werden im geschlossenen Regelkreis gesteuert und der Treiber kann das Rückkopplungssignal des Motor-Encoders direkt abtasten, sodass im Allgemeinen kein Schrittverlust oder Überschwingen des Schrittmotors auftritt und die Steuerungsleistung zuverlässiger ist.
AC-Servomotoren sind leistungsmäßig besser als Schrittmotoren, bieten aber den Vorteil eines niedrigen Preises. AC-Servomotoren sind Schrittmotoren in puncto Reaktionsgeschwindigkeit, Überlastfähigkeit und Laufleistung überlegen, werden jedoch aufgrund ihres Preis-Leistungs-Verhältnisses in weniger anspruchsvollen Szenarien eingesetzt. Durch den Einsatz von Closed-Loop-Technologie bieten Closed-Loop-Schrittmotoren eine hervorragende Genauigkeit und Effizienz, die teilweise die Leistung von Servomotoren erreicht, aber auch den Vorteil eines niedrigen Preises bietet.
Blicken Sie voraus und erschließen Sie neue Geschäftsfelder. Schrittmotoranwendungen haben strukturelle Veränderungen durchlaufen. Der traditionelle Markt ist gesättigt, und neue Branchen entstehen. Die Steuermotoren und Antriebssysteme des Unternehmens sind in den Bereichen Medizintechnik, Serviceroboter, Industrieautomation, Information und Kommunikation, Sicherheit und anderen aufstrebenden Branchen stark vertreten. Diese Branchen machen einen relativ großen Anteil am Gesamtgeschäft aus und wachsen rasant. Die Nachfrage nach Schrittmotoren hängt von der Konjunktur, der Technologie, dem Grad der industriellen Automatisierung und dem technischen Entwicklungsstand der Schrittmotoren selbst ab. In traditionellen Branchen wie Büroautomation, Digitalkameras und Haushaltsgeräten ist der Markt gesättigt, während neue Branchen wie 3D-Druck, Solarstromerzeugung, Medizintechnik und Automobilanwendungen entstehen.
| Felder | Spezifische Anwendungen |
| Büroautomation | Drucker, Scanner, Kopierer, MFPs usw. |
| Bühnenbeleuchtung | Lichtrichtungssteuerung, Fokus, Farbverschiebung, Spotsteuerung, Lichteffekte etc. |
| Bankwesen | Geldautomaten, Rechnungsdruck, Bankkartenproduktion, Geldzählmaschinen usw. |
| Medizinisch | CT-Scanner, Hämatologie-Analysegerät, Biochemie-Analysegerät usw. |
| Industriell | Textilmaschinen, Verpackungsmaschinen, Roboter, Förderbänder, Fließbänder, Bestückungsautomaten usw. |
| Kommunikation | Signalaufbereitung, mobile Antennenpositionierung usw. |
| Sicherheit | Bewegungssteuerung für Überwachungskameras. |
| Automobilindustrie | Öl-/Gasventilsteuerung, leichtes Lenksystem. |
Aufstrebende Branche 1: Der 3D-Druck erzielt weiterhin Durchbrüche in der Forschungs- und Entwicklungstechnologie und erweitert die Anwendungsszenarien im Downstream-Bereich. Die nationalen und internationalen Märkte wachsen um rund 30 %. Der 3D-Druck basiert auf digitalen Modellen, bei denen Materialien schichtweise übereinandergeschichtet werden, um physische Objekte zu erstellen. Der Motor ist eine wichtige Antriebskomponente des 3D-Druckers. Seine Genauigkeit beeinflusst die Druckqualität. In der Regel werden beim 3D-Druck Schrittmotoren verwendet. 2019 erreichte die globale 3D-Druckbranche ein Volumen von 12 Milliarden US-Dollar, ein Anstieg von 30 % gegenüber dem Vorjahr.
Aufstrebende Industrie 2: Mobile Roboter werden computergesteuert und verfügen über Funktionen wie Bewegung, automatische Navigation, Multisensorsteuerung, Netzwerkinteraktion usw. Der wichtigste Einsatz in der praktischen Produktion ist die Handhabung mit einem hohen Grad an Nichtstandardisierung.
Schrittmotoren werden im Antriebsmodul mobiler Roboter eingesetzt, und die Hauptantriebsstruktur besteht aus Antriebsmotoren und Untersetzungsgetrieben. Obwohl die inländische Industrieroboterindustrie im Vergleich zum Ausland erst spät ins Leben gerufen wurde, ist sie im Bereich mobiler Roboter diesen voraus. Derzeit werden die Kernkomponenten mobiler Roboter hauptsächlich im Inland produziert, und inländische Unternehmen erfüllen die Genauigkeitsanforderungen in allen Bereichen im Wesentlichen, und es gibt weniger ausländische Konkurrenzunternehmen.
Der chinesische Markt für mobile Roboter wird 2019 ein Volumen von rund 6,2 Milliarden US-Dollar erreichen, ein Anstieg von 45 % gegenüber dem Vorjahr. Professionelle Reinigungsroboter werden international eingeführt und erzielen eine deutlich höhere Reinigungseffizienz. Die Markteinführung des „zweiten Roboters“ im Jahr 2018 folgt auf die Einführung des humanoiden Roboters. Der „zweite Roboter“ ist ein intelligenter kommerzieller Staubsaugerroboter mit mehreren Sensoren zur Erkennung von Hindernissen, Treppen und menschlichen Bewegungen. Er läuft mit einer Akkuladung drei Stunden lang und kann bis zu 1.500 Quadratmeter reinigen. Der „zweite Roboter“ kann Reinigungskräften einen Großteil ihrer täglichen Arbeit abnehmen und die Saug- und Reinigungsfrequenz zusätzlich zu den bestehenden Reinigungsarbeiten erhöhen.
Aufstrebende Branche 3: Mit der Einführung von 5G steigt die Anzahl der Antennen für Kommunikationsbasisstationen und damit auch die Anzahl der benötigten Motoren. Für herkömmliche Kommunikationsbasisstationen werden in der Regel drei Antennen benötigt, für 4G-Basisstationen vier bis sechs. Für 5G-Anwendungen steigt die Anzahl der Basisstationen und Antennen weiter an, da diese auch traditionelle Mobilfunk- und IoT-Anwendungen abdecken müssen. Steuermotorprodukte mit Getriebekomponenten werden für Antennenanlagen von Basisstationen zunehmend zu einer gängigen kundenspezifischen Entwicklung. Pro ESC-Antenne wird ein Steuermotor mit Getriebe verwendet.
Die Zahl der 4G-Basisstationen stieg 2019 um 1,72 Millionen, und mit dem 5G-Ausbau wird ein neuer Zyklus erwartet. 2019 erreichte die Zahl der Mobilfunkbasisstationen in China 8,41 Millionen, davon waren 5,44 Millionen (65 %) 4G-Basisstationen. 2019 stieg die Zahl der neuen 4G-Basisstationen um 1,72 Millionen, so stark wie seit 2015 nicht mehr. Der Anstieg ist hauptsächlich auf 1) den Netzausbau zur Abdeckung von Funklöchern in ländlichen Gebieten zurückzuführen. 2) Die Kapazität des Kernnetzes wird erhöht, um den Grundstein für den Aufbau des 5G-Netzes zu legen. Chinas kommerzielle 5G-Lizenz wird im Juni 2019 erteilt, und bis Mai 2020 werden landesweit mehr als 250.000 5G-Basisstationen eröffnet.
Aufstrebende Branche 5: Medizinische Geräte zählen zu den wichtigsten Anwendungsgebieten für Schrittmotoren und sind ein Segment, in dem Vic-Tech stark engagiert ist. Ob Metall oder Kunststoff – medizinische Geräte erfordern bei ihrer Herstellung ein hohes Maß an Präzision. Viele Hersteller medizinischer Geräte setzen Servomotoren ein, um die Genauigkeitsanforderungen zu erfüllen. Da Schrittmotoren jedoch günstiger und kleiner als Servomotoren sind und die Genauigkeit einiger medizinischer Geräte nicht ausreicht, werden Schrittmotoren in der Medizingeräteherstellung eingesetzt und ersetzen sogar einige Servomotoren.
Veröffentlichungszeit: 19. Mai 2023