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Startseite/Engineering/Stepper motor (4-phase)

Stepper motor (4-phase)

Vollschritt- und Halbschrittkommutierung: der Rotor dreht sich nach der Spulenfolge A–B–A′–B′.

Drive

6 steps/s

Zum Modell

Ein Schrittmotor dreht den Rotor in diskreten Winkeln, wenn die Statorwicklungen nacheinander eingeschaltet werden. Anders als ein Gleichstrommotor mit Kommutator ist er für die Positionierung ohne Rückführung ausgelegt: jeder Impuls der Folge entspricht dem erwarteten Schritt, sofern das Lastmoment das Kippmoment nicht übersteigt. Gezeigt sind Vollschritt, Halbschritt und die Idee des Mikroschritts mit sinusförmigen Strömen; Halten, Resonanz bei mittleren Drehzahlen und Verluste im Treiber sind vereinfacht. Bei Überlast sammeln sich Schrittverluste — darin unterscheidet er sich vom Servoantrieb mit Rückführung.

Für wen: Mechatronik und Robotik: Antriebe mit diskreter Kinematik.

Wichtige Begriffe

  • Schrittmotor
  • Stator
  • Rotor
  • Vollschritt
  • Halbschritt
  • Mikroschritt
  • Haltemoment
  • Schrittverlust

So funktioniert es

Das aufeinanderfolgende Einschalten der Statorphasen dreht den Rotor in diskreten Schritten; bei Überlast sind Schrittverluste möglich. Resonanz bei mittleren Drehzahlen und die Nichtlinearität des Mikroschritts in einem vollständigen Ingenieurmodell sind hier vereinfacht.

Häufige Fragen

Braucht man bei einem Schrittmotor einen Winkelgeber?
Bei leichten Lasten reicht oft der Betrieb ohne Rückführung. Bei großer Trägheit, Reibung und Resonanzen fügt man eine Rückführung hinzu oder wählt einen Servoantrieb.
Was ist die Resonanz eines Schrittmotors?
Die Steifigkeit der magnetischen Kopplung und die Trägheit des Rotors ergeben Eigenschwingungen. Nahe den zugehörigen Drehzahlen verstärken sie sich, und der Motor kann „steckenbleiben“.
Macht der Mikroschritt den Winkel ideal gleichmäßig?
Nein: Nichtlinearität des Magnetkreises und die Qualität des Treibers verzerren die Gleichmäßigkeit. Der Mikroschritt senkt vor allem die Vibrationen.
Worin unterscheidet sich das vom Modell des Gleichstrommotors?
Dort sind die Schlüsselgrößen Spannung, Gegenspannung und stetiges Moment; hier die Kommutierung der Wicklungen und diskrete Winkelschritte.