Différence entre moteur pas à pas et servomoteur ? (1)

 

  Lorsque les servomoteurs et les moteurs pas à pas répondent aux exigences de base d'une application de positionnement, une compréhension plus approfondie des deux technologies permet de faire un choix éclairé entre les deux.

 

  Dans cet article, nous résumerons les différences entre les systèmes de servomoteurs et les systèmes de moteurs pas à pas.

 

  Commençons par une comparaison des deux profils technologiques des moteurs.

 

  Avantages : couple élevé à des vitesses élevées, couple maximal disponible, fonctionnement continu possible, fonctionnalité complète.

  Inconvénients : nécessité d'une régulation, fonctionnement par rétroaction uniquement, oscillation, coût élevé.

 

  Avantages : couple élevé à faible vitesse, pas de régulation, pas d'oscillations, dimensions compactes, rentabilité.

  Inconvénients : faible couple à des vitesses élevées, durée limitée du cycle de travail, pas de couple de pointe, fonctionnement en boucle ouverte.

 

  Bien que les servomoteurs et les moteurs pas à pas soient dotés d'aimants permanents pour leurs rotors et qu'ils nécessitent tous deux un circuit d'entraînement pour fonctionner, il existe des différences fondamentales dans leur conception qui entraînent des différences de performances.

 

  Grâce aux instructions, le moteur pas à pas peut être déplacé vers une certaine position, arrêté, puis maintenu. Le servomoteur doit « trouver » la position cible grâce au retour du codeur. Nous le voyons：

 

  première différence majeure est que les servomoteurs doit ajouter un encodeur, ce qui augmente en même temps la longueur du moteur.

 

  La deuxième différence majeure est le nombre de pôles, le nombre de pôles discuté ici sont des « pôles magnétiques » qui peuvent être définis comme les pôles magnétiques nord et sud du rotor. Le flux magnétique provenant du stator interagit avec le rotor et les pôles constituent des points de stabilité spécifiques.

 

  Les moteurs pas à pas sont conçus à l'aide d'aimants permanents de terre rare à magnétisation axiale montés entre deux rotors dentés, de sorte que les dents des deux rotors ont des pôles magnétiques opposés. Les rotors peuvent avoir de 50 à 100 dents, et les deux rotors sont décalés d'une demi-dent, chaque dent étant un pôle magnétique.

 

  Les servomoteurs utilisent des rotors à aimantation radiale plutôt que des rotors dentés, ce qui est la principale raison du nombre réduit de pôles dans les servomoteurs. Comme le nombre de pôles est nettement inférieur à celui d'un moteur pas à pas, il devient nécessaire d'utiliser le retour d'information du codeur pour minimiser les erreurs de fonctionnement.

 

  Les servomoteurs sont généralement conçus avec un rotor de 2 à 8 pôles et un stator triphasé (U, V, W). Le rotor utilise des aimants permanents segmentés à magnétisation radiale au lieu des aimants permanents à magnétisation axiale utilisés dans les moteurs pas à pas.

 

  Les servomoteurs offrent beaucoup moins de pôles que les moteurs pas à pas car ils n'utilisent pas de rotor denté.

 

  Les servomoteurs nécessitent plus d'espace en raison de la nécessité d'utiliser des encodeurs. Le fait d'avoir moins de pôles leur permet de produire un couple plus élevé à des vitesses plus importantes. Les moteurs pas à pas peuvent fonctionner en boucle ouverte sans codeur et sont donc plus compacts.

 

 

  La « précision de positionnement » est le paramètre le plus important du système de positionnement. Bien sûr, les moteurs pas à pas et les servomoteurs peuvent se positionner avec précision, mais la « précision de positionnement » des différents moteurs ou des différents modèles de fabricants est différente.

 

  La précision de positionnement d'un moteur pas à pas dépend de la qualité de fabrication des enroulements (électriques) et de la structure des dents (mécanique), tandis que la précision de positionnement d'un servomoteur dépend de la précision de l'assemblage, de la précision de l'encodeur et de l'algorithme.

 

  Il est important de noter que l’entrefer entre le rotor et le stator est très faible et que les roulements à billes sont le seul point de contact. Le couple de frottement ou les charges de gravité peuvent provoquer des écarts dans la position de positionnement réelle, de sorte qu'il y a une légère erreur lors du passage d'une position à l'autre.

 

  La précision de positionnement des servomoteurs et des moteurs pas à pas est d'environ +/-0.02°, ce qui est inférieur à la précision de répétabilité typique de +/-0.05° pour les moteurs pas à pas. Les moteurs pas à pas ont une bonne répétabilité lorsqu'ils fonctionnent par incréments de 7.2° sur 360°, et la précision de positionnement des servomoteurs dépend de la résolution et de la précision de leur codeur moteur.