Unter den verschiedenen verfügbaren Servomotortypen werden häufig 3-Phasen-Servomotoren und 2-Phasen-Servomotoren verwendet. Obwohl sie beide dieselbe Funktion haben, unterscheiden sie sich in Effizienz, Anwendung, Leistung und Design. Wir werden 3-Phasen- und 2-Phasen-Servomotoren im Detail vergleichen und ihre Unterschiede, Vorteile und Nachteile analysieren.

Servomotoren verstehen

Bevor wir uns mit den Besonderheiten von 2-Phasen- und 3-Phasen-Servomotoren befassen, wollen wir zunächst das allgemeine Konzept eines Servomotors verstehen. Ein Typ von Elektromotor, der dazu ausgelegt ist, sich präzise zu drehen oder zu einem voreingestellten Punkt zu bewegen, wird Servomotor genannt. Er besteht aus einem Motor und einem Sensor, der dem Controller Informationen über die Position und Geschwindigkeit des Motors liefert, die der Controller verwendet, um das Verhalten des Motors zu ändern. Servomotoren können grob anhand der Anzahl der verwendeten Phasen in zwei Kategorien eingeteilt werden: einphasige und dreiphasige Motoren.

1. Einphasiger Servomotor: Diese Motoren arbeiten mit einphasigem Wechselstrom (AC) und werden typischerweise für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch verwendet.
2. Dreiphasiger Servomotor: Diese Motoren arbeiten mit dreiphasigem Wechselstrom, bieten eine höhere Effizienz und ein höheres Drehmoment und sind daher für Anwendungen mit hoher Leistung und hoher Präzision geeignet.

In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf die zweiphasigen und dreiphasigen Varianten von AC-Servomotoren, die häufig in industriellen Automatisierungs- und Bewegungssteuerungssystemen verwendet werden.

Dreiphasige Servomotoren

Ein dreiphasiger Servomotor ist für den Betrieb mit einer dreiphasigen Wechselstromversorgung ausgelegt, die drei unterschiedliche elektrische Signale liefert, die um 120 Grad versetzt sind. Diese Konfiguration trägt zu einer gleichmäßigeren und kontinuierlicheren Drehung bei, wodurch dreiphasige Motoren ideal für Hochleistungsanwendungen sind, die ein hohes Drehmoment und hohe Präzision erfordern.

Hauptmerkmale dreiphasiger Servomotoren:

• Stromversorgung: Der Motor arbeitet mit dreiphasigem Wechselstrom (AC) mit drei unterschiedlichen elektrischen Phasen und ist daher für Anwendungen mit hoher Leistung geeignet.
• Drehmoment und Effizienz: Der kontinuierliche Stromfluss durch die drei Phasen führt zu einer gleichmäßigeren Drehmomentabgabe, reduziert Vibrationen und verbessert die Effizienz des Motors.
• Leistung: Ein 3-Phasen-Motor bietet im Allgemeinen ein höheres Drehmoment, eine bessere Drehzahlregelung und einen effizienteren Betrieb als ein 2-Phasen-Motor.

Vorteile von 3-Phasen-Servomotoren:

• Höhere Effizienz: Aufgrund ihrer konstanten Stromversorgung sind 3-Phasen-Motoren effizienter, verbrauchen weniger Energie und erzeugen weniger Wärme.
• Verbesserte Drehmoment- und Drehzahlregelung: Mit einem konstanten Stromfluss kann der 3-Phasen-Servomotor eine bessere Drehmoment- und Drehzahlregelung aufrechterhalten, was ihn für hochpräzise Anwendungen geeignet macht.
• Reduzierte Motorvibration: Der sanfte Übergang zwischen den Phasen trägt zur Reduzierung von Vibrationen bei, was zu einem leiseren Betrieb und einer längeren Motorlebensdauer führt.

Anwendungen von 3-Phasen-Servomotoren:

• Robotik: Für eine präzise Bewegungssteuerung.
• CNC-Maschinen: Sowohl in Fräs- als auch in Drehmaschinen.
• Fördersysteme: Zur Steuerung der Bandgeschwindigkeit und -positionierung.
• Aufzüge und Rolltreppen: Für eine präzise Geschwindigkeitsregelung.
• Elektrofahrzeuge: Für eine effiziente Motorsteuerung in Antriebssystemen.

2-Phasen-Servomotoren

Ein 2-Phasen-Servomotor hingegen arbeitet mit einer zweiphasigen Wechselstromversorgung. Die beiden Phasen sind um 90 Grad versetzt und das Steuersystem des Motors passt den Strom in diesen Phasen an, um die erforderliche Bewegung zu ermöglichen.

Wichtige Merkmale von 2-Phasen-Servomotoren:

• Stromversorgung: 2-Phasen-Motoren verwenden eine zweiphasige Wechselstromversorgung, die weniger verbreitet ist als die standardmäßige 3-Phasen-Stromversorgung.
• Drehmoment und Leistung: Obwohl das Drehmoment eines 2-Phasen-Motors im Allgemeinen niedriger ist als das eines 3-Phasen-Motors, ist er dennoch für Anwendungen geeignet, die mäßige Präzision und Kontrolle erfordern.
• Kostengünstig: Aufgrund des einfacheren Designs sind 2-Phasen-Motoren oft günstiger, was sie für kostenbewusste Anwendungen attraktiv macht.

Vorteile von 2-Phasen-Servomotoren:

• Kostengünstig: 2-Phasen-Motoren sind aufgrund des einfacheren elektrischen Designs und der geringeren Anzahl an Komponenten tendenziell günstiger als 3-Phasen-Motoren.
• Einfachere Steuerungssysteme: Die Motorsteuerungssysteme für 2-Phasen-Motoren sind im Allgemeinen einfacher und kostengünstiger, was sie zu einer guten Wahl für einfache Anwendungen macht.
• Kompaktes Design: Normalerweise sind 2-Phasen-Motoren im Vergleich zu 3-Phasen-Motoren kompakter und leichter, was sie für Anwendungen mit begrenztem Platz geeignet machen kann.

Anwendungen von 2-Phasen-Servomotoren:

• Kleine Robotik: Für einfache, weniger anspruchsvolle Bewegungen.
• Medizinische Geräte: In Anwendungen, bei denen Präzision erforderlich ist, der Leistungsbedarf jedoch gering ist.
• Kleine Automatisierungssysteme: Wie Förderbänder oder Positionssteuerung für weniger komplexe Systeme.

Wichtige Unterschiede zwischen 3-Phasen- und 2-Phasen-Servomotoren

Leistung und Effizienz:

• 3-Phasen-Servomotoren: Sie sind bei der Steuerung von Drehmoment und Drehzahl effektiver, da sie Dreiphasenstrom verwenden, der eine konstante Stromversorgung gewährleistet.
• 2-Phasen-Servomotoren: Arbeiten mit nur zwei Phasen, was ihre Effizienz im Vergleich zu 3-Phasen-Motoren einschränkt. Obwohl sie für Anwendungen mit geringer bis mittlerer Leistung immer noch effizient sind, können sie nicht mit der Leistungsdichte und Laufruhe eines 3-Phasen-Systems mithalten.

Drehmomentabgabe und Laufruhe:

• 3-Phasen-Servomotoren: Diese Motoren liefern ein gleichmäßigeres Drehmoment, da die Leistung auf drei Phasen aufgeteilt wird, was eine konstante Drehung ohne merkliche Leistungsabfälle ermöglicht. Der kontinuierliche Stromfluss führt auch zu weniger Vibrationen.
• 2-Phasen-Servomotoren: Die Drehmomentabgabe ist nicht so gleichmäßig wie bei 3-Phasen-Motoren. Da die Leistung auf nur zwei Phasen aufgeteilt wird, erfährt der Motor mehr Drehmomentschwankungen, was zu verstärkten Vibrationen und Geräuschen im Betrieb führen kann.

Kosten und Komplexität:

• 3-Phasen-Servomotoren: Komplexer im Design und erfordern eine 3-Phasen-Stromversorgung, was das System sowohl hinsichtlich der Anfangsinvestition als auch der Betriebskosten teurer machen kann.
• 2-Phasen-Servomotoren: Normalerweise einfacher und billiger, sowohl hinsichtlich der Hardware als auch der Steuerungssysteme. Sie benötigen jedoch möglicherweise mehr Wartung und sind möglicherweise nicht für Aktivitäten geeignet, die viel Leistung und Präzision erfordern.

Größe und Gewicht:

• 3-Phasen-Servomotoren: Im Allgemeinen größer und schwerer aufgrund der zusätzlichen Komponenten, die für die Handhabung von drei Phasenstrom erforderlich sind.
• 2-Phasen-Servomotoren: Da sie leichter und kompakter sind, können sie in Situationen verwendet werden, in denen das Gewicht eine wichtige Überlegung ist oder Platz knapp ist.

Anwendungen:

• 3-Phasen-Servomotoren: Am besten geeignet für Anwendungen, die hohe Präzision, kontinuierliche Leistung und hohe Effizienz erfordern, wie Roboter, CNC-Maschinen und hochwertige industrielle Automatisierungssysteme.
• 2-Phasen-Servomotoren: Besser geeignet für einfachere Anwendungen mit geringem Stromverbrauch, bei denen Budget- und Größenbeschränkungen wichtiger sind als maximale Präzision oder Drehmoment.

Vergleichstabelle für Effizienz und Leistung

Hier ist eine Vergleichstabelle, die die Unterschiede zwischen 3-Phasen- und 2-Phasen-Servomotoren in Effizienz und Leistung hervorhebt.

Merkmal	3-Phasen-Servo-Motor	2-Phasen-Servo-Motor
Stromversorgung	Drehstromversorgung	Zweiphasige Wechselstromversorgung
Effizienz	Hohe Effizienz, kontinuierliche Drehmomentabgabe	Mäßige Effizienz, weniger gleichmäßiger Betrieb
Drehmomentabgabe	Gleichmäßiges und kontinuierliches Drehmoment	Schwankt mehr, weniger gleichmäßiger Betrieb
Steuerungs-Komplexität	Komplexeres Steuersystem	Einfacheres Steuersystem
Kosten	Teurer aufgrund höherer Komplexität	Geringere Kosten, kostengünstig
Anwendungen	Hochpräzisions- und Hochleistungssysteme (CNC, Robotik)	Niedrigleistungs- und kostensensible Anwendungen
Größe & Gewicht	Größer und schwerer	Kompakt und leicht

Wie wählt man zwischen 3-Phasen- und 2-Phasen-Servomotoren?

Die Wahl zwischen einem 3-Phasen- und einem 2-Phasen-Servomotor hängt von einer Reihe von Faktoren ab, darunter Ihre Anwendungsanforderungen, Leistungsanforderungen, Kostenbeschränkungen und Platzbeschränkungen. Hier ist eine ausführliche Anleitung, die Ihnen bei der fundierten Entscheidung hilft:

Leistungsbedarf bewerten

• 3-Phasen-Servomotoren: Anwendungen, die ein konstantes, hohes Drehmoment und Effizienz erfordern, sind am besten für sie geeignet. Dies macht sie perfekt für die industrielle Automatisierung, Robotik, CNC-Maschinen und Elektrofahrzeuge, bei denen große Mengen an Leistung gleichmäßig und konstant geliefert werden müssen.
• 2-Phasen-Servomotoren: Diese Motoren haben im Vergleich zu ihren 3-Phasen-Gegenstücken normalerweise einen geringeren Leistungsbedarf. Wenn Ihr System keine große Menge an Leistung oder eine kontinuierliche Leistung mit hohem Drehmoment benötigt, kann ein 2-Phasen-Servomotor eine wirtschaftlichere Wahl sein. Er eignet sich gut für Anwendungen wie kleine Roboter, einfache Automatisierungssysteme oder andere Anwendungen mit geringem bis mittlerem Leistungsbedarf.

Entscheidungstipp:

Wenn Sie mit Anwendungen mit hoher Leistung und hohem Drehmoment arbeiten (wie Industriemaschinen, großen Robotern oder Fördersystemen), ist ein 3-Phasen-Motor die bessere Wahl. Für kleinere, weniger anspruchsvolle Systeme reicht ein 2-Phasen-Motor aus.

Berücksichtigen Sie Präzisions- und Steuerungsanforderungen

• 3-Phasen-Servomotoren: Diese Motoren zeichnen sich durch präzise Drehzahlregelung, gleichmäßige Drehmomentabgabe und genaue Positionssteuerung aus, da sie über drei Phasen kontinuierlich mit Strom versorgt werden. Ein 3-Phasen-Motor ist häufig die ideale Wahl, wenn Ihre Anwendung ein hohes Maß an Präzision erfordert, wie bei CNC-Maschinen, Roboterarmen oder medizinischen Geräten.
• 2-Phasen-Servomotoren: Während 2-Phasen-Motoren eine gute Steuerung für weniger komplexe Systeme bieten, bieten sie nicht das gleiche Maß an Laufruhe oder Präzision wie 3-Phasen-Motoren. Die Drehmomentabgabe ist nicht so kontinuierlich, was zu mehr Schwankungen führt. Daher eignen sich Zweiphasenmotoren für Anwendungen, bei denen keine hohe Präzision im Vordergrund steht, aber dennoch eine moderate Steuerung erforderlich ist.

Entscheidungstipp:

Wenn Ihre Anwendung eine hohe Präzision und reibungslose Steuerung erfordert, wie z. B. automatisierte Montagelinien oder Robotersysteme mit komplizierten Bewegungen, wird ein 3-Phasen-Motor empfohlen. Für einfachere Anwendungen, wie z. B. Förderbänder oder einfache Automatisierungssysteme, ist ein 2-Phasen-Motor ausreichend.

Kosten- und Budgetbeschränkungen bewerten

• 3-Phasen-Servomotoren: Diese Motoren sind aufgrund ihrer Komplexität, fortschrittlichen Steuerungssysteme und höheren Leistungsfähigkeit im Allgemeinen teurer.
• 2-Phasen-Servomotoren: Da sie einfacher aufgebaut sind und weniger Komponenten verwenden, sind 2-Phasen-Motoren im Allgemeinen günstiger. Sie sind eine kostengünstige Wahl für Anwendungen mit geringem bis mittlerem Leistungsbedarf und wenn die Anforderungen an Präzision und Drehmoment des Motors nicht so kritisch sind.

Entscheidungstipp:

Wenn die Kosteneffizienz im Vordergrund steht und Ihre Anwendung keine hohe Leistung oder Präzision erfordert, ist ein 2-Phasen-Motor die richtige Wahl. Wenn Ihr Projekt jedoch langfristige Zuverlässigkeit und Betriebseffizienz erfordert, wird sich die Investition in einen 3-Phasen-Motor in Zukunft auszahlen.

Platz- und Größenbeschränkungen

• Dreiphasen-Servomotoren sind oft schwerer und sperriger als Zweiphasenmotoren. Der Grund dafür sind die zusätzlichen Teile, die zur Verwaltung von drei Stromphasen benötigt werden. Eine effektive Option für Anwendungen, bei denen Gewicht und Platz nicht entscheidend sind, ist ein Dreiphasenmotor.
• Zweiphasen-Servomotoren: Zweiphasenmotoren sind in der Regel kompakter und leichter, was sie ideal für Anwendungen macht, bei denen der Platz begrenzt ist oder das Gewicht eine Rolle spielt. Aufgrund ihres vereinfachten Designs sind sie auch einfacher zu installieren und zu warten.

Entscheidungstipp:

Wenn Ihr System nur über begrenzten Platz verfügt oder das Gewicht auf ein Minimum reduziert werden muss (z. B. mobile Roboter oder kleine Maschinen), ist ein Zweiphasenmotor die bessere Wahl. Wenn Platz und Gewicht keine großen Probleme darstellen, kann dennoch ein Dreiphasenmotor in Betracht gezogen werden.

Verfügbarkeit der Stromversorgung prüfen

• Dreiphasen-Servomotoren: Diese Motoren benötigen eine Dreiphasenstromversorgung. In industriellen Situationen, in denen Dreiphasenstrom leicht verfügbar ist, ist dies kein Problem. Wenn Ihre Anwendung jedoch an einem Ort erfolgt, an dem nur einphasiger Strom verfügbar ist, müssen Sie möglicherweise einen Konverter verwenden oder sich für einen 2-Phasen-Motor entscheiden.
• 2-Phasen-Servomotoren: 2-Phasen-Motoren arbeiten mit einer einfacheren zweiphasigen Stromversorgung, die häufiger bei kleineren Anwendungen oder Bereichen mit eingeschränktem Zugang zu dreiphasigem Strom verwendet wird. Wenn Sie in Umgebungen arbeiten, in denen nur zweiphasiger Strom verfügbar ist, ist dieser Motor möglicherweise die bequemere Wahl.

Entscheidungstipp:

Wenn Ihre Anlage bereits über eine dreiphasige Stromversorgung verfügt, ist ein dreiphasiger Motor ideal. Wenn Sie jedoch eine zweiphasige Stromversorgung verwenden müssen, ist ein zweiphasiger Motor möglicherweise besser geeignet, obwohl er möglicherweise nicht die gleiche Effizienz und Leistung wie ein dreiphasiger Motor bietet.

Wartung und Zuverlässigkeit

• 3-Phasen-Servomotoren: Diese Motoren sind aufgrund ihres kontinuierlichen Stromflusses und ihres gleichmäßigeren Betriebs in der Regel robuster und langlebiger. Sie müssen weniger häufig gewartet werden und bieten in der Regel eine höhere Zuverlässigkeit in anspruchsvollen Umgebungen. Aufgrund ihrer Komplexität kann jedoch mehr technisches Fachwissen für Reparaturen und Anpassungen erforderlich sein.
• 2-Phasen-Servomotoren: Obwohl sie einfacher aufgebaut sind, neigen 2-Phasen-Motoren aufgrund der variableren Drehmomentabgabe eher zu Verschleiß. Bei anspruchsvollen Anwendungen müssen sie möglicherweise auch häufiger gewartet werden, sind jedoch aufgrund ihrer einfacheren Steuerungssysteme häufig leichter zu reparieren.

Entscheidungstipp:

Wenn Ihre Anwendung eine hohe Zuverlässigkeit und minimale Ausfallzeiten erfordert, ist ein 3-Phasen-Motor die bessere Wahl. Für weniger anspruchsvolle Anwendungen, bei denen die Wartung einfacher zu handhaben ist, kann ein 2-Phasen-Motor ausreichend sein.

Wenn Sie einen zuverlässigen, langlebigen Motor für anspruchsvolle Aufgaben benötigen, ist ein 3-Phasen-Servomotor wahrscheinlich die beste Option. Ein renommierter Servomotorhersteller kann das erforderliche Fachwissen und die Qualität für solche Hochleistungsanwendungen bieten. Für preisgünstige Anwendungen mit geringerem Stromverbrauch kann ein 2-Phasen-Servomotor jedoch erhebliche Einsparungen bei gleichzeitig ausreichender Leistung bieten.