Einige häufig gestellte Fragen zum Schrittmotor Deutschland

1. Was ist ein Schrittmotor? Ein Schrittmotor ist ein Aktuator, der elektrische Impulse in Winkelverschiebungen umwandelt. Vereinfacht ausgedrückt: Wenn ein Schritttreiber ein Impulssignal empfängt, treibt er den Schrittmotor so an, dass er sich um einen festen Winkel (den sogenannten Schrittwinkel) in eine bestimmte Richtung dreht. Sie können die Winkelverschiebung steuern, indem Sie die Anzahl der Impulse steuern und so eine präzise Positionierung erreichen. Darüber hinaus können Sie die Geschwindigkeit und Beschleunigung des Motors steuern, indem Sie die Impulsfrequenz zur Geschwindigkeitsregelung anpassen.

2. Welche Arten von Schrittmotoren gibt es? Schrittmotoren werden in drei Typen eingeteilt: Permanentmagnet (PM), Variable Reluktanz (VR) und Hybrid (HB). Permanentmagnet-Schrittmotoren haben typischerweise zwei Phasen mit kleinerem Drehmoment und geringerer Größe sowie einen Schrittwinkel von 7.5 oder 15 Grad. Schrittmotoren mit variabler Reluktanz verfügen normalerweise über drei Phasen, die ein hohes Drehmoment liefern, aber erhebliche Geräusche und Vibrationen verursachen. In den entwickelten Ländern wurden sie seit den 1980er Jahren weitgehend abgeschafft. Hybrid-Schrittmotoren vereinen die Vorteile von Permanentmagnet- und variablen Reluktanztypen und sind in zweiphasigen und fünfphasigen Varianten mit Schrittwinkeln von 1.8 bzw. 0.72 Grad erhältlich, wodurch sie in verschiedenen Anwendungen weit verbreitet sind.

3. Was ist das Haltemoment? Unter Haltedrehmoment versteht man das Drehmoment, das den Rotor an Ort und Stelle hält, wenn der Schrittmotor mit Strom versorgt wird, sich aber nicht dreht. Es ist einer der wichtigsten Parameter eines Schrittmotors. Typischerweise liegt das Haltemoment eines Schrittmotors nahe am Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen. Da das Ausgangsdrehmoment eines Schrittmotors mit zunehmender Drehzahl abnimmt, wird das Haltemoment zu einem entscheidenden Parameter für die Schrittmotorbewertung. Wenn beispielsweise von einem 2-Nm-Schrittmotor die Rede ist, ist damit in der Regel ein Schrittmotor mit einem Haltemoment von 2 Nm gemeint, sofern nicht anders angegeben.

4. Was ist das Rastmoment? Das Rastmoment bezieht sich auf das Drehmoment, das den Rotor an Ort und Stelle hält, wenn der Schrittmotor nicht mit Strom versorgt wird. Für Detent Torque gibt es in China keine einheitliche Übersetzung, was zu Missverständnissen führen kann. Das Rastmoment gilt nicht für Schrittmotoren mit variabler Reluktanz, da deren Rotoren nicht aus Permanentmagnetmaterialien bestehen.

5. Wie hoch ist die Genauigkeit von Schrittmotoren und ist sie kumulativ? Die typische Genauigkeit von Schrittmotoren liegt innerhalb von 3–5 % des Schrittwinkels, und diese Genauigkeit ist nicht kumulativ.

6. Wie hoch ist die zulässige Außentemperatur für Schrittmotoren? Zu hohe Temperaturen können die magnetischen Materialien in Schrittmotoren entmagnetisieren, was zu einem verringerten Drehmoment und möglicherweise zum Verlust von Schritten führt. Daher hängt die maximal zulässige Außentemperatur eines Schrittmotors vom Entmagnetisierungspunkt des jeweiligen verwendeten Magnetmaterials ab. Im Allgemeinen haben magnetische Materialien Entmagnetisierungspunkte über 130 Grad Celsius, einige sogar über 200 Grad Celsius, sodass eine Außentemperatur von 80–90 Grad Celsius typischerweise als normal angesehen wird.

7. Warum nimmt das Drehmoment eines Schrittmotors mit zunehmender Drehzahl ab? Wenn sich ein Schrittmotor dreht, erzeugt die Induktivität seiner Wicklungsspulen eine umgekehrte elektromotorische Kraft (EMF). Je höher die Frequenz (oder Geschwindigkeit), desto größer wird diese Gegen-EMK. Dadurch nimmt der Phasenstrom im Motor mit zunehmender Frequenz (Drehzahl) ab, was zu einem Rückgang des Drehmoments führt.

8. Warum kann ein Schrittmotor bei niedrigen Drehzahlen normal arbeiten, startet aber bei höheren Drehzahlen nicht mit einem heulenden Geräusch? Schrittmotoren haben einen technischen Parameter namens „Leerlaufstartfrequenz“, der sich auf die Pulsfrequenz bezieht, mit der ein Schrittmotor ohne Last starten kann. Wenn die Impulsfrequenz diesen Wert überschreitet, kann es sein, dass der Motor nicht startet, Schritte verliert oder blockiert. In Situationen mit Belastung sollte die Startfrequenz noch niedriger sein. Um eine Hochgeschwindigkeitsrotation zu erreichen, sollte die Pulsfrequenz einen Beschleunigungsprozess durchlaufen, der bei einer niedrigeren Frequenz beginnt und allmählich auf die gewünschte hohe Frequenz ansteigt (Beschleunigung des Motors von niedriger auf hohe Geschwindigkeit).

9. Wie können Vibrationen und Geräusche gemindert werden, wenn Zweiphasen-Hybrid-Schrittmotoren mit niedrigen Drehzahlen laufen? Vibrationen und Geräusche sind inhärente Nachteile von Schrittmotoren beim Betrieb mit niedrigen Drehzahlen. Um diese Probleme zu mildern, können Sie die folgenden Lösungen in Betracht ziehen: A. Vermeidung von Resonanzzonen durch Änderung des mechanischen Übersetzungsverhältnisses, wenn der Schrittmotor innerhalb einer Resonanzzone arbeitet. B. Verwendung von Treibern mit Mikroschrittfunktion, was der gebräuchlichste und unkomplizierteste Ansatz ist. C. Umstellung auf Schrittmotoren mit kleineren Schrittwinkeln, beispielsweise Dreiphasen- oder Fünfphasen-Schrittmotoren. D. Umstellung auf AC-Servomotoren, die Vibrationen und Geräusche fast vollständig eliminieren können, aber mit höheren Kosten verbunden sind. E. Hinzufügen magnetischer Dämpfer zur Motorwelle, obwohl hierfür erhebliche mechanische Änderungen erforderlich sind.

10. Stellt die Unterteilungsanzahl eines Mikroschritttreibers die Genauigkeit dar? Die Unterteilungstechnik von Schrittmotoren ist im Wesentlichen eine Form der elektronischen Dämpfungstechnik (siehe einschlägige Literatur). Sein Hauptzweck besteht darin, niederfrequente Vibrationen beim Schrittmotorbetrieb zu reduzieren oder zu eliminieren, und die verbesserte Genauigkeit ist nur ein zusätzlicher Vorteil. Wenn beispielsweise bei einem Zweiphasen-Hybrid-Schrittmotor mit einem Schrittwinkel von 1.8 Grad der Unterteilungstreiber auf 4 eingestellt ist, beträgt die Auflösung des Motors 0.45 Grad pro Impuls. Ob die Genauigkeit des Motors 0.45 Grad erreichen oder erreichen kann, hängt von Faktoren wie der Präzision der Stromsteuerung im Unterteilungstreiber ab. Die Genauigkeit von Unterteilungstreibern kann zwischen verschiedenen Herstellern erheblich variieren, und eine höhere Unterteilungsanzahl kann die Kontrolle der Genauigkeit erschweren.

11. Was ist der Unterschied zwischen Reihen- und Parallelschaltungsmethoden für vierphasige Hybrid-Schrittmotoren und -Treiber? Vierphasige Hybrid-Schrittmotoren werden im Allgemeinen von zweiphasigen Treibern angetrieben. Daher können Sie den Vierphasenmotor entweder in Reihe oder parallel schalten, damit er sich wie ein Zweiphasenmotor verhält. Die Reihenschaltungsmethode wird typischerweise für Situationen verwendet, in denen der Motor mit niedrigeren Drehzahlen läuft. In diesem Fall sollte der Ausgangsstrom des Treibers 70 % des Phasenstroms des Motors betragen, was zu einer geringeren Motorwärmeentwicklung führt. Die Parallelschaltungsmethode, auch Hochgeschwindigkeitsmethode genannt, wird typischerweise verwendet, wenn der Motor mit höheren Drehzahlen läuft. Der Ausgangsstrom des Treibers muss 140 % des Phasenstroms des Motors betragen, was zu einer höheren Motorwärmeentwicklung führt.

12. Wie bestimmen Sie die Gleichstromversorgung für Hybrid-Schrittmotortreiber? A. Spannungsbestimmung: Die Spannung der Stromversorgung für Hybrid-Schrittmotortreiber liegt normalerweise in einem weiten Bereich (z. B. 12 bis 48 VDC). Die Wahl der Versorgungsspannung hängt von der Betriebsgeschwindigkeit und den Reaktionsanforderungen des Motors ab. Wenn der Motor mit hohen Drehzahlen arbeitet oder eine schnelle Reaktion erfordert, kann eine höhere Spannung gewählt werden. Es ist jedoch wichtig sicherzustellen, dass die Welligkeitsspannung des Netzteils die maximale Eingangsspannung des Treibers nicht überschreitet, um eine Beschädigung des Treibers zu vermeiden. B. Strombestimmung: Der Stromversorgungsstrom wird im Allgemeinen auf der Grundlage des Ausgangsphasenstroms (I) des Treibers bestimmt. Bei Verwendung einer linearen Stromversorgung kann der Stromversorgungsstrom auf das 1.1- bis 1.3-fache des Phasenstroms (I) eingestellt werden. Bei Verwendung eines Schaltnetzteils kann der Versorgungsstrom auf das 1.5- bis 2.0-fache des Phasenstroms (I) eingestellt werden.