Schrittmotoren

Schrittmotoren sind eine Art Elektroantrieb, der sich in diskreten Drehschritten positionieren lässt. Typisch handelt es sich um bürstenlose Gleichstrommotoren mit einem mehrpoligen Rotor und einem Stator mit mehreren Wicklungen. Durch gezieltes Ansteuern der Wicklungen in einer festgelegten Reihenfolge bewegt sich der Rotor schrittweise, wodurch eine direkte Positionsbestimmung möglich ist, auch ohne Feedback.

Es gibt verschiedene Bauformen: Hybrid-Schrittmotoren (am weitesten verbreitet), die einen besonders feinen Schrittwinkel bieten; Permanentmagnet-Schrittmotoren (PM) und Reluktanz-Schrittmotoren (VR). Hybridmotoren weisen typischerweise 1,8 Grad pro Schritt auf (200 Schritte pro Umdrehung), es gibt aber auch Optionen wie 0,9 Grad für höhere Auflösung.

Steuerung: Schrittmotoren werden in Open-Loop-Systemen über Treiber angesteuert, die Signale Step und Direction liefern. Mikroschrittsteuerung (Microstepping) glättet die Bewegungen, indem der Strom in den Windungen moduliert wird, was zu höherer Auflösung führt. Das Halte-Torque bleibt beim Stillstand hoch, nimmt aber mit zunehmender Drehzahl ab.

Vorteile/Nachteile: Vorteile sind einfache Ansteuerung, gute Weglinearität und Kosteneffizienz. Nachteile sind der Drehmomentverlust bei höheren Drehzahlen, Resonanzen, Schrittverluste und begrenzte Höchstgeschwindigkeiten; Closed-Loop-Systeme mit Feedback können Schrittverluste mindern.

Anwendungen: Positionier- und Achsenantriebe in CNC-Fräsen, 3D-Druckern, Robotik, medizinischen Geräten und Präzisionsmechanik. Durch ihre Robustheit und das gute Halte-Torque bei niedriger Geschwindigkeit sind sie dort häufig die bevorzugte Wahl.