如何區分步進馬達與伺服馬達的用途?這兩種馬達的構造和擅長的領域有何不同?

教教我吧!馬姐
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本專欄將以對話的形式介紹步進馬達與伺服馬達的用途區分,也會說明動作原理與轉矩特性的不同。

  • 達弟

    馬姐,我想請教關於步進馬達與伺服馬達的問題。

  • 馬姐

    是什麼問題呢?

  • 達弟

    步進馬達與伺服馬達都可以正確定位,但這兩者有什麼不同呢?有客戶問我這個問題……

步進馬達與伺服馬達的動作原理

  • 馬姐

    這樣啊。那麼我們就藉著這個機會整理一下吧!首先我先簡單說明這兩種馬達的構造。步進馬達和伺服馬達都是由定子和轉子這兩種零件所構成,也都是藉由定子和轉子互相吸引來進行定位,不過這兩者的零件構造卻有所不同。
    請看看下方圖示。請特別注意轉子的部分,步進馬達轉子的外周側刻有小齒,每個小齒與定子會微幅度互相吸引而實現精度良好的定位。詳情請參閱步進馬達的動作原理
    相對於此,伺服馬達則並非以機械構造提升定位精度,而是依據位置檢知器(編碼器)的回授資訊進行定位。

    5相步進馬達的構造與伺服馬達的構造
    5相ステッピングモーターの構造とサーボモーターの構造比較
  • 達弟

    原來如此。

關於步進馬達與伺服馬達的不同

  • 馬姐

    接著來複習一下基本特徵。有沒有想到什麼特徵上的不同?

  • 達弟

    嗯……是需不需要增益調整嗎?

  • 馬姐

    增益調整也是一種,不過還有更容易理解的不同喔。看看轉矩特性,應該會找到提示。

  • 達弟

    轉矩特性嗎?

  • 馬姐

    是啊。網站上有刊載步進馬達的輸出參考值與轉矩特性圖,一起來看看吧。

    步進馬達與伺服馬達的轉矩特性比較
    ステッピングモーターとサーボモーターのトルク特性比較
  • 達弟

    這個特性很容易理解呢!步進馬達在中、低速領域的轉矩較大,伺服馬達在高速領域的轉矩較大。

  • 馬姐

    從這個轉矩特性圖的趨勢可以發現什麼呢?

  • 達弟

    嗯……步進馬達適合中、低速領域用途,伺服馬達適合高速領域用途。

  • 馬姐

    沒錯。順帶一提,中、低速領域的用途有哪些呢?

  • 達弟

    如果是不需要提升到高速的用途,應該是移動量較少的分度盤的間距進給吧。

  • 馬姐

    沒錯!像是間距進給這種定位運轉時移動量較少的動作,必要轉速通常在1000 r/min以下。

  • 達弟

    原來如此。相反地,伺服馬達即使在高速時轉矩也不會下降,想要在長行程提升到高速的情況就很適合。例如滾珠螺桿機構!

  • 馬姐

    雖說是滾珠螺桿,如果是細微的寸動運轉,那麼步進馬達也可以充分對應,因此或許可以區分為短行程用步進馬達,長行程用伺服馬達。

  • 達弟

    我懂了!首先我要先向客戶說明構造和擅長領域的不同。
    還有其他步進馬達與伺服馬達的區分重點嗎?我還想要學習更多。

  • 馬姐

    這次我說明了這兩種馬達擅長的領域,不過我也希望你能夠了解性能上的不同。下次再告訴你吧。

  • 達弟

    麻煩了。

這次的重點

步進馬達與伺服馬達的構造相異處

步進馬達的轉子在外周側刻有小齒,藉由每個小齒與定子互相吸引而實現高精度的定位。
伺服馬達則並非以機械構造提升定位精度,而是依據位置檢知器(編碼器)的回授資訊進行定位,精度取決於位置檢知器的解析度。

步進馬達與伺服馬達的用途區分

短行程用途使用步進馬達即可充分對應,希望在長行程提升到高速的情況則建議選擇伺服馬達。

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