Der Schlüssel liegt im Hinzufügen gestapelter Rotoren und Statoren, aber Sie müssen mit einem physisch längeren Motor leben.

Schrittmotoren ermöglichen eine präzise Positionssteuerung ohne Rückkopplung, wie sie üblicherweise in offenen Regelkreisen verwendet wird. Die Welle eines Schrittmotors führt bei Betrieb mit Gleichstromversorgung normalerweise diskrete Winkelbewegungen von nahezu gleichmäßiger Größe 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 eine exakte Position.

Schrittmotoren sind aufgrund ihrer einfachen Bedienung, hervorragenden Positionierung und niedrigen Kosten die bevorzugte Technologie für viele Motion-Control-Anwendungen. Im offenen Regelkreis eignen sich Schrittmotoren am besten für Anwendungen mit niedrigeren Geschwindigkeiten, genau definierten Lasten und sich wiederholenden Bewegungen. SH: Baugrößen

Die National Electric Manufacturers Association (NEMA) hat eine Standardisierung der Rahmengrößen eingeführt, um die Auswahl zwischen verschiedenen Motorgrößen zu erleichtern. Schrittmotoren werden nach Rahmengrößen kategorisiert, z. B. „Größe 11“ oder „Größe 23“. Die Rahmengrößennummern geben die Abmessungen der Motorfrontplatte an. Ein Schrittmotor der Größe 11 hat beispielsweise eine 1,1 × 1,1 Zoll große Frontplatte, während die Frontplatte eines Schrittmotors der Größe 23 etwa 56,4 × 56,4 mm (2,3 × 2,3 Zoll) misst.

NEMA-Standards ermöglichen den Wechsel von einem Schrittmotorhersteller zu einem anderen, ohne dass Montagehalterungen, Kupplungen und andere Befestigungskomponenten wesentlich geändert werden müssen. Zwei Motoren mit gleicher NEMA-Größe, aber von unterschiedlichen Herstellern, können sich jedoch dennoch leicht unterscheiden. Die Wellenlänge und das Vorhandensein einer Abflachung für Stellschrauben variieren je nach Hersteller. NEMA-Standards schreiben auch keine elektrischen Eigenschaften wie die Anzahl der Anschlussdrähte oder die Wicklungsimpedanz vor. Prüfen Sie alle Spezifikationen sorgfältig, bevor Sie Schrittmotoren eines anderen Herstellers kaufen.

Schrittmotoren der Baugrößen 8, 11 und 14 eignen sich ideal für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot, 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 ein höheres Drehmoment als kleinere Motoren. Obwohl sie das Drehmoment erhöhen, passen diese größeren Motoren nicht immer in den begrenzten Bauraum einer Anwendung. Ist die größte Platzbeschränkung jedoch der Motordurchmesser, können Ingenieure das Drehmoment des Schrittmotors 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 die Länge vergrößert wird. Der Schrittmotor erzeugt mehr Drehmoment auf Kosten der Länge, jedoch nicht der Breite oder Höhe. Der Effekt der Stapellänge bei Motoren der Baugröße 17 ist im nebenstehenden Bild zu sehen.

Die folgende Tabelle zeigt typische Haltemomentspezifikationen (in Newtonmetern) für Motoren unterschiedlicher Baugrößen und Stapellängen. Unterschiedliche Stapellängen innerhalb einer Baugröße bieten Ingenieuren Flexibilität bei der Auswahl von Motoren für eine Anwendung. Manchmal ist Platz für einen längeren Motor vorhanden, manchmal ist ein kürzerer Motor mit größerer Baugröße vorteilhaft.

Schrittmotoren mit ultrahohem Drehmoment bieten eine weitere Möglichkeit, das Drehmoment innerhalb einer bestimmten Baugröße effektiv zu erhöhen. Sie können das Haltedrehmoment eines Schrittmotors, der in der Größe mit einem konventionellen Motor identisch ist, um 25 bis 45 % steigern. So müssen bei Schrittmotoren mit ultrahohem Drehmoment keine größeren Baugrößen spezifiziert werden, um für eine Anwendung ausreichend Drehmoment zu erreichen.

Dank des verbesserten Magnetdesigns erzeugen diese Schrittmotoren ein höheres Drehmoment, basierend auf der durch Rotor- und Statorzähne erzeugten Variation der magnetischen Permeabilität. Der Einsatz 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. Um dieses Drehmoment zu erreichen, wäre ein herkömmlicher Motor mit 31 % längerer Baulänge erforderlich.

Obwohl Motordrehmoment und -drehzahl entscheidende Faktoren bei der Auswahl des optimalen Schrittmotors für eine Anwendung sind, sollten Sie die Bedeutung von Motorrahmengröße, -länge und -typ nicht außer Acht lassen. Ein zu großer Motor kann Kosten verschwenden oder zu viel Wärme erzeugen. Ein zu kleiner Motor liefert möglicherweise nicht genügend Drehmoment für eine zuverlässige Bewegungssteuerung. Berücksichtigen Sie die Stapellänge und Motorkonstruktionen mit ultrahohem Drehmoment, um das Drehmoment zu erhöhen, wenn ein größerer Rahmen nicht möglich ist. Im Zweifelsfall sollten Sie die besten Optionen für Ihre Anwendung mit Ihrem Motorlieferanten besprechen.