La chiave sta nell'aggiungere rotori e statori sovrapposti, ma bisogna accettare un motore fisicamente più lungo.

I motori passo-passo forniscono un controllo di posizione preciso senza la necessità di feedback, come avviene tradizionalmente negli schemi di controllo ad anello aperto. L'albero di un motore passo-passo compie normalmente movimenti angolari discreti di ampiezza sostanzialmente uniforme quando alimentato da un alimentatore in corrente continua. Un impulso digitale provoca un incremento di movimento angolare per il motore passo-passo. Man mano che gli impulsi digitali aumentano, il motore passo-passo ruota. Un numero specifico di impulsi sposta il motore in una posizione precisa.

I motori passo-passo sono la tecnologia preferita per molte applicazioni di controllo del movimento grazie alla loro semplicità di funzionamento, all'eccellente posizionamento e al basso costo. Se utilizzati in anello aperto, i motori passo-passo sono ideali per applicazioni con basse velocità, carichi ben definiti e movimenti ripetitivi. SH: Dimensioni del telaio

La National Electric Manufacturers Association (NEMA) ha stabilito una standardizzazione delle dimensioni del telaio per facilitare la scelta tra le diverse dimensioni dei motori. I motori passo-passo sono classificati in base alla dimensione del telaio, ad esempio "taglia 11" o "taglia 23". I numeri delle dimensioni del telaio indicano le dimensioni della piastra frontale del motore. Un motore passo-passo di taglia 11, ad esempio, ha una piastra frontale di 1,1 × 1,1 pollici, mentre la piastra frontale di un motore passo-passo di taglia 23 è di circa 2,3 × 2,3 pollici (56,4 × 56,4 mm).

Gli standard NEMA consentono agli utenti di passare da un produttore di motori passo-passo all'altro senza dover modificare in modo significativo staffe di montaggio, giunti e altri componenti. Tuttavia, due motori con la stessa dimensione NEMA ma di produttori diversi possono comunque presentare alcune differenze. La lunghezza dell'albero e la presenza di una superficie piana per l'utilizzo con viti di fermo variano a seconda del fornitore. Gli standard NEMA non impongono inoltre caratteristiche elettriche come il numero di conduttori o l'impedenza dell'avvolgimento. È importante valutare attentamente tutte le specifiche prima di acquistare motori passo-passo da un produttore diverso.

I motori passo-passo nelle taglie 8, 11 e 14 sono ideali per applicazioni in cui lo spazio è limitato, come dispositivi medici, apparecchiature per l'automazione di laboratorio, stampanti, sportelli automatici (ATM), apparecchiature di sorveglianza ed elettronica di consumo. I motori passo-passo di dimensioni maggiori sono spesso utilizzati in applicazioni industriali come macchine per l'imballaggio, apparecchiature di test e misurazione, macchine per l'assemblaggio, apparecchiature per la fabbricazione di semiconduttori e attrezzature per la movimentazione dei materiali.

I motori passo-passo di dimensioni maggiori generano una coppia maggiore rispetto a quelli di dimensioni inferiori. Sebbene aumentino la coppia, questi motori più grandi non sempre si adattano allo spazio limitato di un'applicazione. Tuttavia, se la principale limitazione di spazio è il diametro del motore, i progettisti possono aumentare la coppia di un motore passo-passo, a parità di dimensioni, incrementandone la lunghezza. Per realizzare un motore passo-passo con una coppia maggiore, diverse sezioni di rotore e statore vengono "impilate" insieme, da cui l'aumento della lunghezza. Il motore passo-passo genera una coppia maggiore a scapito della lunghezza, ma non della larghezza o dell'altezza. L'effetto della lunghezza di impilamento nei motori di taglia 17 è visibile nell'immagine a fianco.

Il grafico qui riportato mostra le specifiche tipiche della coppia di tenuta (in Newton-metri) per motori di diverse dimensioni e lunghezze di avvolgimento. Le diverse lunghezze di avvolgimento all'interno di una stessa dimensione di telaio offrono ai progettisti flessibilità nella scelta dei motori per una specifica applicazione. Talvolta lo spazio disponibile consente l'installazione di un motore più lungo, mentre altre volte è vantaggioso utilizzare un motore più corto con una dimensione di telaio maggiore.

I motori passo-passo ad altissima coppia rappresentano un altro modo efficace per aumentare la coppia all'interno di una data dimensione del telaio. Possono incrementare la coppia di tenuta dal 25 al 45% in un motore passo-passo di dimensioni identiche a quelle di un motore convenzionale. Pertanto, i motori passo-passo ad altissima coppia evitano la necessità di specificare dimensioni del telaio maggiori per ottenere una coppia sufficiente per una determinata applicazione.

Un design magnetico ottimizzato consente a questi motori passo-passo di produrre una coppia maggiore sfruttando la variazione di permeabilità magnetica creata dai denti del rotore e dello statore. L'aggiunta di magneti in terre rare tra i denti migliora ulteriormente la variazione di permeabilità magnetica.

Ad esempio, un motore passo-passo convenzionale di dimensioni 34 può produrre una coppia di mantenimento di 5,9 Nm. La versione ad altissima coppia dello stesso motore produce fino a 9 Nm di coppia di mantenimento. Per raggiungere lo stesso valore di coppia, un motore convenzionale avrebbe bisogno di un motore più lungo del 31%.

Sebbene la coppia e la velocità del motore siano fattori cruciali nella scelta del motore passo-passo più adatto a una specifica applicazione, non bisogna sottovalutare l'importanza delle dimensioni, della lunghezza e del tipo di telaio. Un motore troppo grande potrebbe comportare uno spreco di denaro o generare troppo calore. Un motore troppo piccolo, invece, potrebbe non fornire una coppia sufficiente per un controllo del movimento affidabile. Quando non è possibile optare per un telaio di dimensioni maggiori, è consigliabile valutare la lunghezza del pacco batterie e i motori ad altissima coppia per aumentare la potenza. In caso di dubbi, è sempre opportuno consultare il proprio fornitore di motori per individuare le opzioni più adatte alla propria applicazione.