bien que les moteurs pas à pas se caractérisent par leur capacité de positionnement précise et un couple de sortie élevé à basse vitesse, ils doivent être soigneusement dimensionnés pour s’assurer que le moteur pas à pas est compatible avec la charge et les paramètres d’application afin de minimiser la possibilité de perte d’étapes ou de décrochage du moteur pas à pas. L’ajout d’une boîte de vitesses planétaire à un système de moteur pas à pas peut produire les avantages suivants.

1. Réduire la charge au rapport d’inertie du moteur pas à pas

l’inertie est l’une des causes des pas manqués dans les applications de moteurs pas à pas. Si l’inertie de la charge est nettement plus élevée que l’inertie du moteur pas à pas, le moteur pas à pas aura de la difficulté à contrôler la charge et peut remettre les gaz (plus de pas vers l’avant que prévu) ou passer au-dessous (pas manquants).

un rapport d’inertie charge/moteur pas à pas élevé peut également contribuer à un courant excessif du moteur pas à pas et au décrochage. C’est le rapport entre l’inertie de la charge et l’inertie du moteur pas à pas qui détermine la capacité du moteur pas à pas à conduire ou à contrôler la charge. Pour que le système de commande du moteur pas à pas puisse contrôler efficacement la charge pendant l’accélération et la décélération, l’inertie du moteur pas à pas et de la charge doit être aussi proche que possible égale.

JL = inertie de charge

JM= inertie du moteur

si le rapport d’inertie est trop élevé, il y a deux façons de le réduire: augmenter le rapport (distance de sortie par tour de moteur) ou utiliser un moteur plus grand. L’ajout d’une boîte de transmission au système réduit le rapport d’inertie charge/moteur du carré du rapport de transmission. Tout en utilisant un moteur plus grand avec une inertie plus élevée nécessite plus d’espace et de coût. Les réducteurs planétaires sont la solution préférée.

i = gear reduction

2. Augmenter le couple à la charge

avec de petites tailles de montage, les moteurs pas à pas sont souvent utilisés dans les systèmes où les conditions d’installation sont limitées. La petite taille du moteur pas à pas entraîne un couple réduit. L’ajout d’une boîte de vitesses planétaire augmente le couple disponible pour entraîner la charge, tout en gardant la bride de montage inchangée. Dans le cas où la charge est entraînée par une combinaison moteur-boîte de vitesse, une quantité proportionnelle au rapport de vitesse et au rendement de la boîte de vitesse planétaire est multipliée par le couple du moteur par la boîte de vitesse planétaire.

To = puissance de couple à l’arbre de la boîte de vitesses

Tm = sortie de couple à l’arbre du moteur

η = efficacité de la boîte de vitesses

cependant, l’augmentation du couple et la diminution de la vitesse dans une boîte de vitesses planétaire sont simultanées. C’est pourquoi on les appelle parfois «réducteurs de vitesse planétaires» ou «réducteurs de vitesse planétaires». En d’autres termes, lorsqu’une boîte de vitesses planétaire est connectée à un moteur pas à pas, le moteur pas à pas doit tourner plus rapidement, délivrant la vitesse cible à la charge par un facteur égal au rapport de vitesse.

No = vitesse de sortie à l’arbre de la boîte de vitesse

Nm = vitesse de sortie à l’arbre du moteur

3. Réduire la résonance et les vibrations des moteurs pas à pas

a basse vitesse, les moteurs pas à pas souffrent de fortes vibrations et de bruits, ce que nous appelons la «zone de résonance» des moteurs pas à pas. La "zone de résonance" se produit généralement à basse vitesse dans la plage de vitesse du moteur (40-100 tr/min). Avec la boîte de résonance planétaire installée, la vitesse d’entrée du moteur pas à pas devient plus rapide et la vitesse de sortie de la boîte de résonance planétaire plus lente, permettant au moteur pas à pas de fonctionner en dehors de sa plage de fréquence de résonance, évitant ainsi avec succès la zone de résonance et permettant au moteur pas à pas de fonctionner plus facilement.

4. Réaliser un fonctionnement à ultra-basse vitesse des moteurs pas à pas

très souvent, les moteurs pas à pas ne sont pas capables de fonctionner à des vitesses très basses, disons 1 tr/min. Mais l’ajout d’une boîte de vitesses planétaire permet aux moteurs pas à pas de fonctionner à des vitesses ultra-basses. Dans le cas d’une plage de vitesse ultra-basse que le moteur pas à pas peut atteindre, bien que la zone de résonance ait été évitée, le phénomène de ramper du moteur pas à pas se produira, et le fonctionnement n’est pas lisse. Avec l’ajout d’une boîte de vitesses planétaire, le fonctionnement à ultra-basse vitesse est possible en augmentant la vitesse du moteur pas à pas.

5. Protéger les moteurs pas à pas des dommages

les réducteurs planétaires permettent un certain degré de protection du moteur pas à pas. La boîte de vitesses reçoit un couple élevé pendant le fonctionnement. Lorsqu’une surcharge est transmise au moteur pas à pas, la quantité de surcharge est divisée par la valeur du rapport de transmission.

dans le cas de surcharges très importantes, le moteur pas à pas peut être endommagé si la surcharge est prise directement par le moteur pas à pas. Après avoir ajouté la boîte de vitesses planétaire, le réducteur est endommagé en premier. La boîte de vitesses planétaire n’a besoin que de remplacer les pièces de rechange pour pouvoir restaurer l’utilisation, le coût est relativement faible. Si le moteur pas à pas est endommagé directement, la réparation est relativement lente et coûteuse.

6. Économie d’énergie

en cas de charge continue et de fonctionnement à faible vitesse, le courant de la machine et du matériel doit être augmenté pour assurer un couple de sortie suffisant. Cette situation a tendance à faire chauffer l’équipement, ce qui a des répercussions sur la dissipation thermique et l’isolation, et augmente la consommation d’énergie. L’utilisation de réducteurs planétaires permet aux moteurs pas à pas de répondre au couple de sortie avec beaucoup moins de courant, économisant ainsi efficacement de l’énergie.

7. Plus rentable

le couple augmenté par la boîte de vitesse planétaire est également équivalent à une augmentation de la puissance d’entrée, ce qui réduit la puissance d’entrée requise par le moteur (dans les applications où la régulation de vitesse est nécessaire), et généralement le moteur est plus cher que la boîte de vitesse planétaire, il est donc plus rentable d’utiliser les boîtes de vitesse planétaire comme option alternative.

Résumé

l’ajout d’une boîte de vitesses planétaire à un moteur pas à pas présente ces avantages, tels que la réduction du rapport d’inertie de la charge au moteur pas à pas, l’augmentation du couple à la charge, la réduction des vibrations du moteur pas à pas, réaliser un fonctionnement à ultra-basse vitesse, protéger le moteur pas à pas contre les dommages, économiser de l’énergie et être plus rentable.