WikiDer > Schrittmotor
EIN Schrittmotor ist ein bürstenlos, synchron Elektromotor, deren Winkelausschlag präzise gesteuert werden kann, zum Beispiel in Schritten von 1,8 Grad. Der Rotor enthält Permanentmagnete; der Stator besteht aus Elektromagneten.
Das Hoch Auflösung wird erreicht, indem sowohl der Stator als auch der Rotor mit einer großen Anzahl von Polen versehen werden, so dass sie keinen gemeinsamen Faktor haben. Immer wenn eine Wicklung erregt wird, bewegt sich ein Pol des Rotors zu einem Pol des Stators, der ihm direkt gegenüberliegt, wodurch der Rotor ein wenig rotiert. Durch gleichzeitige unterschiedliche Bestromung benachbarter Wicklungen (meist durch Pulsweitenmodulation) kann eine noch höhere Auflösung erreicht werden.
Typen
Dauermagnet
Das Rotor und Stator dieses Motors sind in der Regel nicht verzahnt. Der Rotor hat eine Nord- und eine Südseite. Das Aktivieren einer Phase erzeugt eine elektromagnetische Kraft und bewirkt, dass sich der Rotor mit der erregten Phase ausrichtet Um die Schrittauflösung eines Permanentmagnet-Schrittmotors zu erhöhen, kann man die Polzahl im Stator oder die Anzahl der Phasen erhöhen oder die Abtriebswelle erhöhen Motor mit Untersetzung.
Variable Zurückhaltung
Eine Variable Reluktanz-Schrittmotor hat einen gezahnten, nicht magnetischen Rotor. Bei Bestromung einer Phase bewegt sich der Rotor an die Stelle des geringsten Widerstands (minimaler Widerstand). Um die Auflösung bei einem Schrittmotor mit variabler Reluktanz zu erhöhen, kann man die Anzahl der Zähne im Rotor oder die Anzahl der Pole erhöhen.
Hybrid
Ein Hybrid-Schrittmotor ist eine Kombination der beiden vorherigen Typen. Der Rotor ist magnetisch und gezahnt, die Pole des Stators sind ebenfalls gezahnt. Die Zähne im Stator sind in zwei verschiedene Zonen unterteilt, eine Zone für Nordpole und eine für Südpole. Sie sind also entgegengesetzte Pole, auch die Südpole liegen 'zwischen' den Nordpolen. Wenn eine Phase erregt wird, bewegt sich der Rotor in die Position mit dem geringsten Abstand zwischen den Zähnen des Rotors und den Zähnen des Stators. Der Hybrid-Schrittmotor ist weit verbreitet.
Wicklungsarten
Unipolarer Typ
Der unipolare Schrittmotor hat zwei Wicklungen mit jeweils einem Mittelabgriff und hat somit sechs Anschlüsse. Die Mittelhähne (verbreitet) sind fest mit einer Seite der Versorgungsspannung verbunden. In einigen Fällen werden beide gemeinsamen Anschlüsse kombiniert und der Motor hat fünf Anschlüsse. Die vier anderen Anschlüsse werden von der Steuerung immer oder nicht mit dem anderen Ende der Spannung verbunden. Auf diese Weise werden höchstens zwei Halbwicklungen gleichzeitig bestromt, so dass zu jedem Zeitpunkt mindestens die Hälfte der Wicklungen ungenutzt bleibt. Dadurch ist eine kompakte Bauweise nicht möglich. Der Vorteil ist jedoch die relativ einfache Steuerung; Es gibt nur vier FähigkeitenTransistoren erforderlich. Mit dem Aufkommen hochintegrierter Elektronik ist dies jedoch kein wirtschaftlicher Vorteil mehr; Dieser Motortyp wird nicht mehr verwendet.
Bipolarer Typ
Der bipolare Schrittmotor hat zwei Wicklungen ohne Mittelanzapfung und hat somit vier Anschlüsse. Heute ist dies der übliche Typ. Die Wicklungen werden in beide Richtungen bestromt und müssen daher jeweils bestromt werden Transistor-Brückenschaltung platziert werden.
Steuerung
Wie ein AC-Synchronmotor wird der Schrittmotor idealerweise mit reinen Sinusströmen angetrieben. Dadurch ist eine sanfte Bewegung möglich, dies ist jedoch für die Steuerung schwierig; ein analog Leistungsschaltung verursacht hohe Verluste. In der Praxis ist eine digitale Steuerung, die von Pulsweitenmodulation, benutzt. Einfachere Steuerungen machen nur einen Impuls pro Schritt. Ein Strombegrenzer muss den Strom in Grenzen halten.
Anwendungen
Der Schrittmotor wird häufig in Positioniersystemen verwendet, insbesondere als Teil eines Servosystem. Anwendungsbeispiele sind: