Der Schlüssel besteht darin, gestapelte Rotoren und Statoren hinzuzufügen, aber Sie müssen mit einem physisch längeren Motor leben.

Schrittmotoren ermöglichen eine genaue Positionssteuerung ohne die Notwendigkeit einer Rückmeldung, wie dies traditionell bei Steuerungssystemen mit offenem Regelkreis der Fall ist. Die Welle eines Schrittmotors führt normalerweise diskrete Winkelbewegungen von im Wesentlichen gleichmäßiger Größe aus, wenn sie von einer Gleichstromquelle angetrieben wird. Ein digitaler Impuls bewirkt eine Winkelbewegung des Schrittmotors um ein Inkrement. Wenn die digitalen Impulse zunehmen, dreht sich der Schrittmotor. Eine bestimmte Anzahl von Impulsen bewegt den Motor in eine exakte Position.

Schrittmotoren sind aufgrund ihrer einfachen Bedienung, hervorragenden Positionierung und geringen Kosten die bevorzugte Technologie für viele Bewegungssteuerungsanwendungen. Wenn sie als Geräte mit offenem Regelkreis betrieben werden, eignen sich Schrittmotoren am besten für Anwendungen mit niedrigeren Geschwindigkeiten, genau definierten Lasten und sich wiederholenden Bewegungen. SH: Rahmengrößen

Die National Electric Manufacturers Association (NEMA) hat eine Standardisierung der Rahmengrößen eingeführt, um intelligente Entscheidungen zwischen den verschiedenen Motorgrößen zu erleichtern. Schrittmotoren werden nach Baugröße kategorisiert, z. B. „Größe 11“ oder „Größe 23“. Die Zahlen zur Rahmengröße geben die Abmessungen der Motorfrontplatte an. Ein Schrittmotor der Größe 11 hat beispielsweise eine Größe von 1,1 × 1,1 Zoll. Die Größe einer Schrittmotor-Frontplatte der Größe 23 beträgt etwa 2,3 × 2,3 Zoll. (56,4 × 56,4 mm).

Mit den NEMA-Standards können Benutzer von einem Schrittmotorhersteller zum anderen wechseln, ohne dass Montagehalterungen, Kupplungen und andere Montagekomponenten wesentlich geändert werden müssen. Allerdings können sich zwei Motoren mit derselben NEMA-Größe, aber von unterschiedlichen Herstellern, dennoch etwas unterscheiden. Die Schaftlänge und das Vorhandensein einer Abflachung zur Verwendung mit Stellschrauben variieren je nach Anbieter. Die NEMA-Standards schreiben auch keine elektrischen Eigenschaften wie die Anzahl der Anschlussdrähte oder die Wicklungsimpedanz vor. Beachten Sie alle Spezifikationen sorgfältig, bevor Sie Schrittmotoren eines anderen Herstellers kaufen.

Schrittmotoren in den Baugrößen 8, 11 und 14 eignen sich ideal für Anwendungen, bei denen der Platz knapp ist, wie z. B. medizinische Geräte, Laborautomatisierungsgeräte, Drucker, Geldautomaten, Überwachungsgeräte und Unterhaltungselektronik. Größere Schrittmotoren werden häufig in industriellen Anwendungen wie Verpackungsmaschinen, Prüf- und Messgeräten, Montagemaschinen, Halbleiterfertigungsanlagen und Materialtransportgeräten eingesetzt.

Schrittmotoren mit größerer Baugröße erzeugen mehr Drehmoment als Motoren mit kleinerer Baugröße. Obwohl sie das Drehmoment erhöhen, passen diese größeren Motoren nicht immer in den begrenzten Raum einer Anwendung. Wenn jedoch der Motordurchmesser die primäre Platzbeschränkung darstellt, können Ingenieure das Drehmoment des Schrittmotors innerhalb einer bestimmten Rahmengröße erhöhen, indem sie die Länge des Motors vergrößern. Um einen Schrittmotor mit höherem Drehmoment zu bauen, werden mehrere Rotor- und Statorabschnitte „gestapelt“, wodurch die Länge erhöht wird. Der Schrittmotor erzeugt mehr Drehmoment, ist aber länger, aber nicht breiter oder höher. Die Auswirkung der Stapellänge bei Motoren der Größe 17 ist im nebenstehenden Bild zu sehen.

Die Tabelle hier zeigt typische Haltedrehmomentspezifikationen (in Newtonmeter-Einheiten) für Motoren unterschiedlicher Rahmengrößen und Stapellängen. Unterschiedliche Stapellängen innerhalb einer Baugröße geben Ingenieuren Flexibilität bei der Auswahl von Motoren für eine Anwendung. Manchmal ist Platz für einen längeren Motor vorhanden, manchmal ist es vorteilhaft, einen kürzeren Motor mit größerer Baugröße zu verwenden.

Ultra-High-Torque-Schrittmotoren sind eine weitere Möglichkeit, das Drehmoment innerhalb einer gegebenen Baugröße effektiv zu erhöhen. Sie können das Haltemoment bei einem Schrittmotor mit der gleichen Größe wie ein herkömmlicher Motor um 25 bis 45 % steigern. Bei Schrittmotoren mit ultrahohem Drehmoment entfällt also die Notwendigkeit, größere Baugrößen zu spezifizieren, um ausreichend Drehmoment für eine Anwendung zu erhalten.

Durch ein verbessertes magnetisches Design können diese Schrittmotoren aufgrund der durch die Rotor- und Statorzähne erzeugten Varianz der magnetischen Permeabilität ein höheres Drehmoment erzeugen. Die Zugabe von Seltenerdmagneten zwischen den Zähnen verbessert die Variation der magnetischen Permeabilität.

Beispielsweise kann ein herkömmlicher Schrittmotor der Größe 34 ein Haltemoment von 5,9 Nm erzeugen. Die Ultra-High-Torque-Version desselben Motors erzeugt ein Haltemoment von bis zu 9 Nm. Damit ein herkömmlicher Motor das gleiche Nenndrehmoment erreichen kann, wäre ein 31 % längerer Motor erforderlich.

Obwohl Motordrehmoment und -geschwindigkeit entscheidende Faktoren bei der Auswahl des besten Schrittmotors für eine Anwendung sind, sollten Sie die Bedeutung von Motorrahmengröße, -länge und -typ nicht außer Acht lassen. Ein zu großer Motor kann Geld verschwenden oder zu viel Wärme erzeugen. Ein zu kleiner Motor liefert möglicherweise nicht genügend Drehmoment für eine zuverlässige Bewegungssteuerung. Achten Sie auf die Stapellänge und die Konstruktion von Motoren mit extrem hohem Drehmoment, um das Drehmoment zu erhöhen, wenn ein Wechsel zu einer größeren Baugröße nicht möglich ist. Und im Zweifelsfall ist es immer eine gute Idee, mit Ihrem Motorenlieferanten die besten Optionen für Ihre Anwendung zu besprechen.