Aunque los motores paso a paso se han caracterizado por su capacidad de posicionamiento preciso y alto par de salida a bajas velocidades, deben dimensionarse cuidadosamente para garantizar que el motor paso a paso sea compatible con la carga y los parámetros de aplicación, de modo que la posibilidad de pérdida de pasos o motor paso a paso se minimiza el estancamiento. Agregar una caja de engranajes planetarios a un sistema de motor paso a paso puede generar los siguientes beneficios.

1. Reducir la relación de inercia entre la carga y el motor paso a paso

La inercia es una de las causas de los pasos perdidos en las aplicaciones de motores paso a paso. Si la inercia de la carga es notablemente más alta que la inercia del motor paso a paso, el motor paso a paso tendrá dificultades para controlar la carga y es posible que se exceda (más pasos hacia adelante de lo ordenado) o que no alcance (pasos faltantes).

Una alta relación de inercia entre la carga y el motor paso a paso también puede contribuir a que el motor paso a paso tenga una corriente excesiva y se detenga. Es la relación entre la inercia de la carga y la inercia del motor paso a paso lo que determina la capacidad del motor paso a paso para impulsar o controlar la carga. Para que el sistema de control del motor paso a paso controle efectivamente la carga durante la aceleración y la desaceleración, la inercia del motor paso a paso y la carga deben ser lo más parecidas posible.

JL = inercia de carga

JM= inercia del motor

Si la relación de inercia es demasiado alta, hay dos formas de reducirla: aumentar la relación (distancia de salida por revolución del motor) o usar un motor más grande. Agregar una caja de cambios al sistema reduce la relación de inercia de carga a motor por el cuadrado de la relación de transmisión. Mientras que usar un motor más grande con mayor inercia requiere más espacio y costo. Los reductores planetarios son la solución preferida.

i = gear reduction

2.Aumentar el par a la carga

Con tamaños de montaje pequeños, los motores paso a paso se utilizan a menudo en sistemas donde las condiciones de instalación son limitadas. El pequeño tamaño del motor paso a paso da como resultado un par pequeño. Agregar una caja de engranajes planetarios aumenta el par disponible para impulsar la carga, mientras mantiene la brida de montaje sin cambios. En el caso de que la carga sea impulsada por una combinación de motor y caja de cambios, una cantidad proporcional a la relación de transmisión y la eficiencia de la caja de engranajes planetarios se multiplica por el par del motor por la caja de engranajes planetarios.

To = torque output at gearbox shaft

Tm = torque output at motor shaft

η = gearbox efficiency

Sin embargo, el par creciente y la velocidad decreciente en una caja de engranajes planetarios son simultáneos. Es por eso que a veces se les llama "reductores de engranajes planetarios" o "reductores de velocidad planetarios". En otras palabras, cuando una caja de engranajes planetarios está conectada a un motor paso a paso, el motor paso a paso debe girar más rápido, entregando la velocidad objetivo a la carga por un factor igual a la relación de transmisión.

No = speed output at gearbox shaft

Nm = speed output at motor shaft

3.Reduce resonance and vibration of stepper motors

A bajas velocidades, los motores paso a paso sufren fuertes vibraciones y ruidos, lo que llamamos la "zona de resonancia" de los motores paso a paso. La "zona de resonancia" generalmente ocurre a bajas velocidades en el rango de velocidad del motor (40-100 rpm). Con la caja de engranajes planetarios instalada, la velocidad de entrada del motor paso a paso se vuelve más rápida y la velocidad de salida de la caja de engranajes planetarios más lenta, lo que permite que el motor paso a paso funcione fuera de su rango de frecuencia de resonancia, evitando así con éxito la zona de resonancia y permitiendo que el motor paso a paso funcione más suavemente.

4. Consiga un funcionamiento a velocidad ultrabaja de los motores paso a paso

Muy a menudo, los motores paso a paso no son capaces de funcionar a velocidades ultrabajas, digamos 1 rpm. Pero agregar una caja de engranajes planetarios permite que los motores paso a paso funcionen a velocidades ultrabajas. En el caso de algún rango de velocidad ultrabaja que el motor paso a paso pueda alcanzar, aunque se haya evitado la zona de resonancia, se producirá el fenómeno de arrastre del motor paso a paso y la operación no será fluida. Con la adición de una caja de engranajes planetarios, es posible el funcionamiento a velocidad ultrabaja aumentando la velocidad del motor paso a paso.

5.Proteja los motores paso a paso de daños

Los reductores planetarios permiten un cierto grado de protección del motor paso a paso. La caja de cambios recibe un par elevado durante el funcionamiento. Cuando se transmite una sobrecarga al motor paso a paso, la cantidad de sobrecarga se divide por el valor de la relación de transmisión.

En el caso de sobrecargas muy grandes, el motor paso a paso puede dañarse si la sobrecarga es absorbida directamente por el motor paso a paso. Después de agregar la caja de cambios planetaria, el reductor se daña primero. La caja de cambios planetaria solo necesita reemplazar las piezas de repuesto para poder restaurar el uso, el costo es relativamente bajo. Si el motor paso a paso se daña directamente, la reparación es relativamente lenta y costosa.

6. Ahorro de energía

En caso de funcionamiento con carga continua y baja velocidad, se debe aumentar la corriente de la maquinaria y el equipo para garantizar que tenga suficiente par de salida. Esta situación tiende a provocar el calentamiento de los equipos, afectando la disipación de calor y el aislamiento, y aumentando el consumo energético. El uso de reductores planetarios permite que los motores paso a paso alcancen el par de salida con mucha menos corriente, ahorrando energía de manera efectiva.

7.Más rentable

El par aumentado por el reductor planetario también equivale a un aumento de la potencia de entrada, lo que reduce la potencia de entrada requerida por el motor (en aplicaciones donde se requiere regulación de velocidad), y generalmente el motor es más caro que el reductor planetario , por lo que es más rentable utilizar reductores planetarios como opción alternativa.

Resumen

Agregar una caja de engranajes planetarios a un motor paso a paso tiene estos beneficios, como reducir la relación de inercia de la carga al motor paso a paso, aumentar el par a la carga, reducir la vibración del motor paso a paso y lograr una operación de velocidad ultra baja , protegiendo el motor paso a paso de daños, ahorrando energía y siendo más rentable.