Moteurs pas à pasCe sont des dispositifs de mouvement discrets, plus économiques que les servomoteurs, qui convertissent l'énergie mécanique et électrique. Un moteur qui convertit l'énergie mécanique en énergie électrique est appelé « générateur » ; un moteur qui convertit l'énergie électrique en énergie mécanique est appelé « moteur ». Les moteurs pas à pas et les servomoteurs sont des produits de contrôle de mouvement capables de localiser avec précision le mouvement des équipements d'automatisation et leur mode de déplacement. Ils sont principalement utilisés dans la fabrication d'équipements d'automatisation.
Il existe trois types de rotors de moteurs pas à pas : réactif (type VR), à aimant permanent (type PM) et hybride (type HB). 1) Réactif (type VR) : engrenage avec dents de rotor. 2) Aimant permanent (type PM) : rotor avec aimant permanent. 3) Hybride (type HB) : engrenage avec aimant permanent et dents de rotor. Les moteurs pas à pas sont classés selon les enroulements du stator : il existe des moteurs biphasés, triphasés et cinq phases. Les moteurs à deux stators deviennent des moteurs biphasés et ceux à cinq stators sont appelés moteurs cinq phases. Plus un moteur pas à pas a de phases et de battements, plus il est précis.
Les moteurs HB peuvent réaliser des mouvements incrémentaux très précis, tandis que les moteurs PM ne nécessitent généralement pas une précision de contrôle élevée.moteurs HBPermettent de répondre à des exigences complexes et précises en matière de contrôle de mouvements linéaires. Les moteurs PM présentent un couple et un volume relativement faibles, ne nécessitent généralement pas une grande précision de contrôle et sont plus économiques. Secteurs d'activité : machines textiles, emballage alimentaire. En termes de processus de production et de précision de contrôle moteur,Moteurs pas à pas HBsont plus haut de gamme que les moteurs pas à pas PM.
Les moteurs pas à pas et les servomoteurs sont tous deux des produits de contrôle de mouvement, mais leurs performances diffèrent. Un moteur pas à pas est un dispositif de mouvement discret qui reçoit une commande et exécute une étape. Les moteurs pas à pas convertissent le signal d'impulsion d'entrée en déplacement angulaire. Lorsque le pilote du moteur pas à pas reçoit un signal d'impulsion, il entraîne le moteur pas à pas à tourner d'un angle fixe dans la direction définie. Un servomoteur est un système d'asservissement dans lequel les signaux électriques sont convertis en couple et en vitesse pour piloter un objet de contrôle, qui peut contrôler la vitesse et la précision de la position.
✓ Les moteurs pas à pas et les servomoteurs sont très différents en termes de caractéristiques de basse fréquence, de caractéristiques de fréquence de moment et de capacité de surcharge :.
Précision de contrôle : plus il y a de phases et de rangées de moteurs pas à pas, plus la précision est élevée ; la précision de contrôle des servomoteurs AC est garantie par l'encodeur rotatif à l'arrière de l'arbre du moteur, plus l'encodeur a d'échelles, plus la précision est élevée.
Caractéristiques basse fréquence : les moteurs pas à pas sont sujets aux vibrations basse fréquence à basse vitesse. Ce phénomène, dû à leur principe de fonctionnement, nuit au bon fonctionnement de la machine. Un amortissement est généralement utilisé pour les surmonter. Les servomoteurs CA disposent d'une fonction de suppression de résonance, permettant de compenser le manque de rigidité de la machine. Leur fonctionnement est très fluide et aucune vibration ne se produit, même à basse vitesse.
✓ Caractéristiques couple-fréquence : le couple de sortie des moteurs pas à pas diminue avec l'augmentation de la vitesse, de sorte que leur vitesse de fonctionnement maximale est de 300 à 600 tr/min ; les servomoteurs peuvent produire un couple nominal jusqu'à la vitesse nominale (généralement 2 000 à 3 000 tr/min), et au-dessus de la vitesse nominale, la puissance de sortie est constante.
✓ Capacité de surcharge : les moteurs pas à pas n'ont pas de capacité de surcharge ; les servomoteurs ont une forte capacité de surcharge.
✓ Performances de réponse : les moteurs pas à pas mettent 200 à 400 ms pour passer de l'arrêt à la vitesse de fonctionnement (plusieurs centaines de tours par minute). Les servomoteurs CA offrent de meilleures performances d'accélération et peuvent être utilisés dans les situations de commande nécessitant un démarrage/arrêt rapide. Le servomoteur CA Panasonic MASA 400 W, par exemple, atteint sa vitesse nominale de 3 000 tr/min en quelques millisecondes seulement.
Performances opérationnelles : les moteurs pas à pas sont contrôlés en boucle ouverte et sont sujets à une perte de pas ou à un blocage lorsque la fréquence de démarrage est trop élevée ou que la charge est trop importante, et à un dépassement lorsque la vitesse est trop élevée lors de l'arrêt ; le servomoteur AC est contrôlé en boucle fermée et le pilote peut échantillonner directement le signal de rétroaction de l'encodeur du moteur, il n'y a donc généralement pas de perte de pas ou de dépassement du moteur pas à pas, et les performances de contrôle sont plus fiables.
Les servomoteurs CA sont plus performants que les moteurs pas à pas, mais ces derniers présentent l'avantage d'un prix abordable. Ils sont supérieurs aux moteurs pas à pas en termes de temps de réponse, de capacité de surcharge et de performances de fonctionnement, mais leur rapport coût-performance est avantageux pour des applications moins exigeantes. Grâce à la technologie en boucle fermée, les moteurs pas à pas en boucle fermée offrent une précision et un rendement excellents, permettant d'atteindre des performances comparables à celles des servomoteurs, tout en bénéficiant d'un prix abordable.
Anticiper l'avenir et identifier les secteurs émergents. Les applications des moteurs pas à pas ont connu des changements structurels, le marché traditionnel atteignant la saturation et de nouveaux secteurs émergeant. Les moteurs de commande et les systèmes d'entraînement de l'entreprise sont fortement implantés dans les instruments médicaux, les robots de service, l'automatisation industrielle, l'information et la communication, la sécurité et d'autres secteurs émergents, qui représentent une part relativement importante de l'activité globale et connaissent une croissance rapide. La demande de moteurs pas à pas est liée à l'économie, à la technologie, au niveau d'automatisation industrielle et au niveau de développement technique des moteurs pas à pas eux-mêmes. Le marché est arrivé à saturation dans des secteurs traditionnels tels que la bureautique, les appareils photo numériques et l'électroménager, tandis que de nouveaux secteurs continuent d'émerger, comme l'impression 3D, la production d'énergie solaire, les équipements médicaux et les applications automobiles.
| Champs | Applications spécifiques |
| Bureautique | Imprimantes, scanners, copieurs, MFP, etc. |
| Éclairage de scène | Contrôle de la direction de la lumière, mise au point, changement de couleur, contrôle du spot, effets d'éclairage, etc. |
| Bancaire | Distributeurs automatiques de billets, impression de factures, production de cartes bancaires, machines à compter l'argent, etc. |
| Médical | Scanner CT, analyseur d'hématologie, analyseur de biochimie, etc. |
| Industriel | Machines textiles, machines d'emballage, robots, convoyeurs, lignes d'assemblage, machines de placement, etc. |
| Communication | Conditionnement du signal, positionnement d'antennes mobiles, etc. |
| Sécurité | Contrôle de mouvement pour caméras de surveillance. |
| Automobile | Commande de soupape d'huile/gaz, système de direction léger. |
Secteur émergent 1 : L'impression 3D continue de réaliser des avancées technologiques majeures en R&D et d'élargir ses applications en aval, avec des marchés nationaux et internationaux en croissance d'environ 30 %. L'impression 3D repose sur des modèles numériques, empilant des matériaux couche par couche pour créer des objets physiques. Le moteur est un composant de puissance important de l'imprimante 3D. Sa précision influence l'efficacité de l'impression 3D, généralement réalisée avec des moteurs pas à pas. En 2019, le secteur mondial de l'impression 3D a atteint 12 milliards de dollars, soit une augmentation de 30 % par rapport à l'année précédente.
Industrie émergente 2 : Les robots mobiles sont contrôlés par ordinateur, avec des fonctions telles que le mouvement, la navigation automatique, le contrôle multi-capteurs, l'interaction réseau, etc. L'utilisation la plus importante dans la production pratique est la manutention, avec un degré élevé de non-standardisation.
Les moteurs pas à pas sont utilisés dans le module d'entraînement des robots mobiles, et la structure d'entraînement principale est assemblée à partir de moteurs d'entraînement et de réducteurs. Bien que l'industrie nationale de la robotique industrielle ait démarré plus tard que l'étranger, elle est en avance sur ces derniers dans le domaine des robots mobiles. Actuellement, les composants de base des robots mobiles sont principalement produits localement, et les entreprises nationales ont globalement atteint les exigences de précision dans tous les domaines, et la concurrence étrangère est moins forte.
Le marché chinois des robots mobiles atteindra environ 6,2 milliards de dollars en 2019, en hausse de 45 % sur un an. Lancement international de robots de nettoyage professionnels avec une efficacité de nettoyage significative. Le lancement du « second robot » en 2018 fait suite à celui du robot humanoïde. Ce « second robot » est un aspirateur commercial intelligent doté de multiples capteurs pour détecter les obstacles, les escaliers et les mouvements humains. Il peut fonctionner pendant trois heures avec une seule charge et nettoyer jusqu'à 1 500 mètres carrés. Ce « second robot » peut remplacer la majeure partie de la charge de travail quotidienne du personnel de nettoyage et augmenter la fréquence d'aspiration et de nettoyage, en plus des tâches de nettoyage existantes.
Secteur émergent 3 : Avec l'arrivée de la 5G, le nombre d'antennes pour les stations de base de communication augmente, tout comme le nombre de moteurs nécessaires. En général, trois antennes sont nécessaires pour les stations de base de communication classiques, quatre à six pour les stations de base 4G, et le nombre de stations de base et d'antennes augmente encore pour les applications 5G, car elles doivent couvrir les communications mobiles traditionnelles et les applications IoT. Les moteurs de commande avec réducteurs deviennent un développement personnalisé courant pour les antennes de stations de base. Un moteur de commande avec réducteur est utilisé pour chaque antenne ESC.
Français Le nombre de stations de base 4G a augmenté de 1,72 million en 2019, et la construction de la 5G devrait ouvrir un nouveau cycle. En 2019, le nombre de stations de base de téléphonie mobile en Chine a atteint 8,41 millions, dont 5,44 millions étaient des stations de base 4G, soit 65 %. En 2019, le nombre de nouvelles stations de base 4G a augmenté de 1,72 million, le plus élevé depuis 2015, principalement en raison de 1) l'expansion du réseau pour couvrir les angles morts dans les zones rurales. 2) La capacité du réseau central sera mise à niveau pour jeter les bases de la construction du réseau 5G. La licence commerciale 5G de la Chine sera délivrée en juin 2019 et d'ici mai 2020, plus de 250 000 stations de base 5G seront ouvertes dans tout le pays.
Secteur émergent 5 : Les dispositifs médicaux constituent l'un des principaux scénarios d'application des moteurs pas à pas et constituent l'un des segments dans lesquels Vic-Tech est fortement impliqué. Du métal au plastique, la production de dispositifs médicaux exige un haut niveau de précision. De nombreux fabricants de dispositifs médicaux utilisent des servomoteurs pour répondre aux exigences de précision. Cependant, comme les moteurs pas à pas sont plus économiques et plus compacts que les servomoteurs, et que leur précision permet de répondre aux exigences de certains dispositifs médicaux, ils sont utilisés dans l'industrie de la fabrication de dispositifs médicaux et remplacent même certains servomoteurs.
Date de publication : 19 mai 2023