Der Clou ist die Verwendung gestapelter Rotoren und Statoren, allerdings muss man dafür einen physisch längeren Motor in Kauf nehmen.

Schrittmotoren ermöglichen eine präzise Positionsregelung ohne Rückkopplung, wie sie üblicherweise in offenen Regelkreisen eingesetzt wird. Die Welle eines Schrittmotors führt bei Ansteuerung durch eine Gleichstromversorgung diskrete Winkelbewegungen mit im Wesentlichen gleichmäßiger Amplitude aus. Ein digitaler Impuls bewirkt eine Winkelbewegung des Schrittmotors. Mit zunehmender Anzahl digitaler Impulse dreht sich der Schrittmotor. Eine bestimmte Anzahl von Impulsen bewegt den Motor in die exakte Position.

Schrittmotoren sind aufgrund ihrer einfachen Bedienung, präzisen Positionierung und geringen Kosten die bevorzugte Technologie für viele Bewegungssteuerungsanwendungen. Im Open-Loop-Betrieb eignen sie sich besonders für Anwendungen mit niedrigen Drehzahlen, klar definierten Lasten und sich wiederholenden Bewegungen. SH: Baugrößen

Die National Electric Manufacturers Association (NEMA) hat eine Standardisierung der Baugrößen eingeführt, um die Auswahl des passenden Motors zu vereinfachen. Schrittmotoren werden nach ihrer Baugröße kategorisiert, z. B. „Größe 11“ oder „Größe 23“. Die Baugrößenangabe bezieht sich auf die Abmessungen der Motorfrontplatte. Ein Schrittmotor der Größe 11 hat beispielsweise eine Frontplatte von 1,1 × 1,1 Zoll, während die Frontplatte eines Schrittmotors der Größe 23 etwa 2,3 × 2,3 Zoll (56,4 × 56,4 mm) misst.

Die NEMA-Normen ermöglichen es Anwendern, Schrittmotoren verschiedener Hersteller zu verwenden, ohne Montagehalterungen, Kupplungen und andere Montagekomponenten wesentlich anpassen zu müssen. Dennoch können sich zwei Motoren gleicher NEMA-Größe, aber unterschiedlicher Hersteller, in einigen Punkten unterscheiden. Wellenlänge und das Vorhandensein einer Abflachung für Madenschrauben variieren je nach Anbieter. Die NEMA-Normen legen außerdem keine elektrischen Eigenschaften wie die Anzahl der Anschlussdrähte oder die Wicklungsimpedanz fest. Prüfen Sie daher alle Spezifikationen sorgfältig, bevor Sie Schrittmotoren eines anderen Herstellers erwerben.

Schrittmotoren der Baugrößen 8, 11 und 14 eignen sich ideal für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot, wie beispielsweise Medizingeräte, Laborautomatisierungssysteme, Drucker, Geldautomaten, Überwachungstechnik und Unterhaltungselektronik. Größere Schrittmotoren werden häufig in industriellen Anwendungen eingesetzt, etwa in Verpackungsmaschinen, Prüf- und Messgeräten, Montageanlagen, Halbleiterfertigungsanlagen und Fördertechnik.

Größere Schrittmotoren erzeugen ein höheres Drehmoment als kleinere. Obwohl sie ein höheres Drehmoment liefern, passen diese größeren Motoren nicht immer in den begrenzten Bauraum einer Anwendung. Ist der Motordurchmesser die primäre Platzbegrenzung, können Ingenieure das Drehmoment innerhalb einer gegebenen Baugröße durch eine Verlängerung des Motors erhöhen. Um einen Schrittmotor mit höherem Drehmoment zu bauen, werden mehrere Rotor- und Statorabschnitte übereinander gestapelt, wodurch sich die Länge vergrößert. Der Schrittmotor erzeugt mehr Drehmoment, ist aber länger, nicht breiter oder höher. Die Auswirkung der Stapellänge bei Motoren der Größe 17 ist in der nebenstehenden Abbildung zu sehen.

Die Tabelle zeigt typische Haltemomente (in Newtonmetern) für Motoren unterschiedlicher Baugrößen und Baulängen. Unterschiedliche Baulängen innerhalb einer Baugröße bieten Ingenieuren Flexibilität bei der Motorauswahl für eine Anwendung. Manchmal ist Platz für einen längeren Motor vorhanden, in anderen Fällen ist ein kürzerer Motor mit größerer Baugröße vorteilhaft.

Ultrahochdrehmoment-Schrittmotoren sind eine weitere Möglichkeit, das Drehmoment innerhalb einer gegebenen Baugröße effektiv zu erhöhen. Sie können das Haltedrehmoment bei einem Schrittmotor, der die gleichen Abmessungen wie ein herkömmlicher Motor aufweist, um 25 bis 45 % steigern. Somit entfällt bei Ultrahochdrehmoment-Schrittmotoren die Notwendigkeit, größere Baugrößen zu verwenden, um für eine Anwendung ausreichend Drehmoment zu erzielen.

Durch eine optimierte Magnetkonstruktion erzeugen diese Schrittmotoren ein höheres Drehmoment, basierend auf der durch die Rotor- und Statorzähne bedingten Variation der magnetischen Permeabilität. Der Einsatz von Seltenerdmagneten zwischen den Zähnen verbessert diese Variation zusätzlich.

Ein herkömmlicher Schrittmotor der Baugröße 34 erzeugt beispielsweise ein Haltemoment von 5,9 Nm. Die Ultra-Hochleistungsversion desselben Motors erreicht ein Haltemoment von bis zu 9 Nm. Um mit einem herkömmlichen Motor die gleiche Drehmomentleistung zu erzielen, wäre ein um 31 % längerer Motor erforderlich.

Obwohl Drehmoment und Drehzahl entscheidende Faktoren bei der Auswahl des optimalen Schrittmotors für eine Anwendung sind, sollten Sie die Bedeutung von Baugröße, Länge und Typ nicht außer Acht lassen. Ein zu großer Motor kann zu unnötigen Kosten führen oder zu viel Wärme erzeugen. Ein zu kleiner Motor liefert unter Umständen nicht genügend Drehmoment für eine zuverlässige Bewegungssteuerung. Wenn eine größere Baugröße nicht möglich ist, sollten Sie Baulängen und Hochleistungsmotoren in Betracht ziehen, um das Drehmoment zu erhöhen. Im Zweifelsfall ist es ratsam, die besten Optionen für Ihre Anwendung mit Ihrem Motorenlieferanten zu besprechen.