Kurz erklärt
Ein Schrittmotor ist ein Elektromotor, dessen Rotor sich durch gesteuerte Stromimpulse in festen Winkelschritten dreht und so ohne Geber positioniert.
Inhalt
Was ist Schrittmotor?
Beim Schrittmotor erzeugt eine Treiberelektronik in den Wicklungen ein schrittweise weiterlaufendes Magnetfeld, dem der Rotor folgt. Jeder Impuls bewegt den Rotor um einen festen Winkel. Aus der Zahl der Impulse ergibt sich die Position, aus der Impulsfrequenz die Drehzahl. Daher lässt sich ein Schrittmotor im offenen Steuerkreis ohne Rückmeldung betreiben, solange er nicht überlastet wird und keine Schritte verliert.
Verbreitet sind Hybrid-Schrittmotoren mit häufig 200 Schritten pro Umdrehung, also 1,8 Grad pro Schritt. Durch Halb- und Mikroschrittbetrieb des Treibers wird die Bewegung feiner und ruhiger. Kenngrößen sind Schrittwinkel, Haltemoment, Phasenstrom, Wicklungswiderstand, Phasenzahl, Flanschgröße und Wellenausführung. Das verfügbare Drehmoment sinkt mit steigender Drehzahl deutlich. Ausführungen mit Geber oder geschlossenem Regelkreis erkennen Schrittverluste und regeln nach.
Schrittmotoren finden sich in Dosier- und Etikettiermaschinen, Laborgeräten, Formatverstellungen, Ventilantrieben und kleinen Positionierachsen. Typische Probleme sind Schrittverluste durch Überlast oder Resonanzen, Erwärmung, Lagerverschleiß und Kabelbruch. Lagergeräusche kündigen Verschleiß oft frühzeitig an.
Praxis in Instandhaltung und Beschaffung
Für den Ersatz zählen Flanschmaß, Baulänge, Wellendurchmesser und -länge, Haltemoment, Phasenstrom und Schaltung der Wicklungen, damit der vorhandene Treiber weiter passt. Ein Motor mit anderem Phasenstrom kann nur verwendet werden, wenn der Treiber entsprechend eingestellt wird.
Synonyme und Abkürzungen: Stepper Motor · Stepping Motor · Schrittschaltmotor · Hybrid-Schrittmotor
Häufige Fragen
Wie funktioniert ein Schrittmotor?
Der Treiber bestromt die Wicklungen in einer festen Reihenfolge. Das Magnetfeld springt dabei jeweils ein Stück weiter, und der Rotor richtet sich danach aus. Jeder Impuls entspricht einem Schritt. Die Steuerung zählt die Impulse und kennt so die Position, ohne sie zu messen. Voraussetzung ist, dass das Lastmoment unter dem verfügbaren Motordrehmoment bleibt.
Was ist Mikroschrittbetrieb?
Im Mikroschrittbetrieb teilt der Treiber jeden Vollschritt in viele kleine Zwischenschritte, indem er die Ströme in den Wicklungen fein abgestuft verändert. Dadurch läuft der Motor ruhiger, Resonanzen werden gemindert und die Auflösung steigt. Die tatsächliche Positioniergenauigkeit hängt aber weiterhin von Motor, Last und Mechanik ab.
Welche Angaben braucht man, um einen Schrittmotor zu ersetzen?
Benötigt werden Typenbezeichnung oder ersatzweise Flanschmaß, Baulänge, Schrittwinkel, Haltemoment, Phasenstrom, Wicklungswiderstand oder Induktivität, Anzahl der Anschlussleitungen und Wellenmaße. Wichtig ist außerdem, ob eine Bremse, ein Geber oder ein Getriebe angebaut ist und welcher Treiber den Motor ansteuert.
Warum verliert ein Schrittmotor Schritte?
Schrittverluste entstehen, wenn das Lastmoment das verfügbare Motormoment übersteigt, wenn zu schnell beschleunigt wird oder wenn mechanische Resonanzen auftreten. Auch ein zu niedrig eingestellter Strom am Treiber oder eine zu niedrige Versorgungsspannung bei hohen Drehzahlen sind mögliche Ursachen. Ohne Geber bemerkt die Steuerung den Positionsfehler nicht.