Motores de passoOs motores de passo e servomotores são dispositivos de movimento discretos com baixo custo, uma vantagem em relação aos servomotores, e convertem energia mecânica em energia elétrica. Um motor que converte energia mecânica em energia elétrica é chamado de "gerador"; um motor que converte energia elétrica em energia mecânica é chamado de "motor". Os motores de passo e servomotores são produtos de controle de movimento que podem localizar com precisão o movimento de equipamentos de automação e a forma como eles se movem, sendo utilizados principalmente na fabricação desses equipamentos.
Existem três tipos de rotor para motores de passo: reativo (tipo VR), de ímã permanente (tipo PM) e híbrido (tipo HB). 1) Reativo (tipo VR): engrenagem com dentes no rotor. 2) Ímã permanente (tipo PM): rotor com ímã permanente. 3) Híbrido (tipo HB): engrenagem com ímã permanente e dentes no rotor. Os motores de passo são classificados de acordo com o número de enrolamentos no estator: existem motores de duas fases, três fases e cinco fases. Motores com dois estatores são chamados de motores de duas fases e aqueles com cinco estatores são chamados de motores de cinco fases. Quanto mais fases e batimentos um motor de passo tiver, mais preciso ele será.
Os motores HB conseguem realizar movimentos incrementais de pequena precisão, enquanto os motores PM geralmente não exigem alta precisão de controle.Motores HBPodem atender a requisitos complexos e precisos de controle de movimento linear. Os motores PM são relativamente pequenos em torque e volume, geralmente não exigem alta precisão de controle e são mais econômicos em termos de custo. Indústrias: máquinas têxteis, embalagens de alimentos. Em termos de processo de produção e precisão de controle do motor,Motores de passo HBSão mais sofisticados que os motores de passo PM.
Motores de passo e servomotores são ambos produtos de controle de movimento, mas diferem em seu desempenho. Um motor de passo é um dispositivo de movimento discreto que recebe um comando e executa um passo. Os motores de passo convertem o sinal de pulso de entrada em um deslocamento angular. Quando o driver do motor de passo recebe um sinal de pulso, ele aciona o motor de passo para girar em um ângulo fixo na direção definida. Um servomotor é um sistema servo no qual sinais elétricos são convertidos em torque e velocidade para acionar um objeto de controle, podendo controlar a velocidade e a precisão da posição.
✓ Os motores de passo e os servomotores são bastante diferentes em termos de características de baixa frequência, características de frequência de momento e capacidade de sobrecarga.
Precisão de controle: quanto mais fases e linhas de motores de passo, maior a precisão; a precisão de controle de servomotores CA é garantida pelo encoder rotativo na extremidade traseira do eixo do motor, quanto mais escalas do encoder, maior a precisão.
✓ Características de baixa frequência: os motores de passo são propensos a vibrações de baixa frequência em baixas velocidades. Essa vibração, determinada pelo princípio de funcionamento dos motores de passo, prejudica a operação normal da máquina e, geralmente, utiliza-se tecnologia de amortecimento para superá-la. Os servomotores CA possuem função de supressão de ressonância, que compensa a falta de rigidez da máquina. A operação é muito suave e não ocorre vibração mesmo em baixas velocidades.
✓ Características de torque-frequência: o torque de saída dos motores de passo diminui com o aumento da velocidade, portanto, sua velocidade máxima de operação é de 300 a 600 RPM; os servomotores podem fornecer torque nominal até a velocidade nominal (geralmente de 2000 a 3000 RPM) e, acima da velocidade nominal, a potência de saída é constante.
✓ Capacidade de sobrecarga: os motores de passo não possuem capacidade de sobrecarga; os servomotores possuem alta capacidade de sobrecarga.
✓ Desempenho de resposta: os motores de passo levam de 200 a 400 ms para acelerar da imobilidade até a velocidade de operação (várias centenas de rotações por minuto); o servomotor CA tem melhor desempenho de aceleração e pode ser usado em situações de controle que exigem partida/parada rápidas. O servomotor CA Panasonic MASA de 400 W, por exemplo, acelera da imobilidade até sua velocidade nominal de 3000 RPM em apenas alguns milissegundos.
Desempenho operacional: os motores de passo são controlados em malha aberta e são propensos a perda de passos ou bloqueio quando a frequência de partida é muito alta ou a carga é muito grande, e a ultrapassagem quando a velocidade é muito alta na parada; o servo motor CA é controlado em malha fechada, e o driver pode amostrar diretamente o sinal de feedback do encoder do motor, portanto, geralmente não há perda de passos ou ultrapassagem no motor de passo, e o desempenho do controle é mais confiável.
O servomotor CA é superior ao motor de passo em termos de desempenho, mas o motor de passo tem a vantagem do baixo custo. O servomotor CA é superior aos motores de passo em termos de velocidade de resposta, capacidade de sobrecarga e desempenho operacional, mas os motores de passo são utilizados em cenários menos exigentes devido à sua melhor relação custo-benefício. Com o uso da tecnologia de malha fechada, os motores de passo de malha fechada podem fornecer excelente precisão e eficiência, alcançando parte do desempenho dos servomotores, mas também com a vantagem do baixo custo.
Olhando para o futuro e identificando áreas emergentes, as aplicações de motores de passo passaram por mudanças estruturais, com o mercado tradicional atingindo a saturação e novos setores emergindo. Os motores de controle e sistemas de acionamento da empresa estão profundamente presentes em instrumentos médicos, robôs de serviço, automação industrial, informação e comunicação, segurança e outros setores emergentes, que representam uma parcela relativamente grande dos negócios totais e estão crescendo rapidamente. A demanda por motores de passo está relacionada à economia, à tecnologia, ao nível de automação industrial e ao nível de desenvolvimento técnico dos próprios motores de passo. O mercado atingiu a saturação em setores tradicionais, como automação de escritórios, câmeras digitais e eletrodomésticos, enquanto novos setores continuam a surgir, como impressão 3D, geração de energia solar, equipamentos médicos e aplicações automotivas.
| Campos | Aplicações específicas |
| Automação de escritório | Impressoras, scanners, copiadoras, multifuncionais, etc. |
| Iluminação de palco | Controle da direção da luz, foco, mudança de cor, controle de ponto de luz, efeitos de iluminação, etc. |
| Bancário | Caixas eletrônicos, impressão de notas fiscais, produção de cartões bancários, máquinas de contar dinheiro, etc. |
| Médico | Tomógrafo computadorizado, analisador hematológico, analisador bioquímico, etc. |
| Industrial | Máquinas têxteis, máquinas de embalagem, robôs, transportadores, linhas de montagem, máquinas de colocação, etc. |
| Comunicação | Condicionamento de sinal, posicionamento de antena móvel, etc. |
| Segurança | Controle de movimento para câmeras de vigilância. |
| Automotivo | Controle da válvula de óleo/gás, sistema de direção leve. |
Indústria emergente 1: A impressão 3D continua a fazer avanços significativos em tecnologia de P&D e a expandir os cenários de aplicação no setor downstream, com os mercados nacional e internacional crescendo a uma taxa de aproximadamente 30%. A impressão 3D baseia-se em modelos digitais, empilhando materiais camada por camada para criar objetos físicos. O motor é um componente de potência importante na impressora 3D; a precisão do motor afeta o resultado da impressão 3D, sendo que geralmente se utilizam motores de passo. Em 2019, o mercado global de impressão 3D atingiu US$ 12 bilhões, um aumento de 30% em relação ao ano anterior.
Indústria emergente 2: Robôs móveis são controlados por computador, com funções como movimento, navegação automática, controle multissensor, interação em rede, etc. O uso mais importante na produção prática é o manuseio, com um alto grau de não padronização.
Os motores de passo são utilizados no módulo de acionamento de robôs móveis, e a estrutura principal de acionamento é composta por motores de acionamento e engrenagens redutoras (caixas de engrenagens). Embora a indústria de robôs industriais na China tenha começado mais tarde em comparação com outros países, ela está à frente destes no campo dos robôs móveis. Atualmente, os componentes principais dos robôs móveis são produzidos principalmente no país, e as empresas nacionais já atingiram, em sua maioria, os requisitos de precisão em todos os aspectos, havendo poucas empresas estrangeiras concorrentes.
O mercado de robôs móveis na China deverá atingir aproximadamente US$ 6,2 bilhões em 2019, um aumento de 45% em relação ao ano anterior. O lançamento internacional de robôs de limpeza profissionais impulsionou significativamente a eficiência da limpeza. O lançamento do "segundo robô" em 2018 seguiu o lançamento do robô humanoide. O "segundo robô" é um robô aspirador comercial inteligente com múltiplos sensores para detectar obstáculos, escadas e movimento humano. Ele pode funcionar por três horas com uma única carga e limpar até 1.500 metros quadrados. O "segundo robô" pode substituir grande parte da carga de trabalho diária da equipe de limpeza e aumentar a frequência da aspiração e limpeza, complementando as tarefas já existentes.
Indústria emergente 3: Com a introdução do 5G, o número de antenas para estações base de comunicação está aumentando, assim como a quantidade de motores necessários. Em geral, são necessárias 3 antenas para estações base de comunicação comuns, de 4 a 6 antenas para estações base 4G, e esse número aumenta ainda mais para aplicações 5G, que precisam abranger tanto a comunicação tradicional por telefonia móvel quanto as aplicações de IoT. Motores de controle com componentes de caixa de engrenagens estão se tornando um desenvolvimento personalizado comum para fábricas de antenas de estações base. Um motor de controle com caixa de engrenagens é utilizado para cada antena ESC.
O número de estações base 4G aumentou em 1,72 milhão em 2019, e a construção do 5G deverá inaugurar um novo ciclo. Em 2019, o número de estações base de telefonia móvel na China atingiu 8,41 milhões, das quais 5,44 milhões eram estações base 4G, representando 65%. O número de novas estações base 4G aumentou em 1,72 milhão em 2019, o maior desde 2015, principalmente devido a: 1) expansão da rede para cobrir áreas rurais sem cobertura; 2) atualização da capacidade da rede principal para estabelecer as bases para a construção da rede 5G. A licença comercial do 5G na China será emitida em junho de 2019 e, até maio de 2020, mais de 250.000 estações base 5G estarão em operação em todo o país.
Indústria emergente 5: Dispositivos médicos são um dos principais cenários de aplicação para motores de passo e um dos segmentos em que a Vic-Tech está profundamente envolvida. De metal a plástico, os dispositivos médicos exigem um alto nível de precisão em sua produção. Muitos fabricantes de dispositivos médicos utilizam servomotores para atender aos requisitos de precisão, mas como os motores de passo são mais econômicos e menores que os servomotores, e a precisão atende às necessidades de alguns dispositivos médicos, eles são utilizados na indústria de fabricação de dispositivos médicos e até mesmo substituem alguns servomotores.
Data da publicação: 19 de maio de 2023