Stappermotoren

Stappermotoren zijn een type motoren die in discrete stappen draaien. Ze bestaan uit een rotor met magnetische segmenten en een stator met meerdere spoelen. Door de stroom in de spoelen in een vast patroon te schakelen, ontstaat een roterende magneetveld waardoor de rotor stap voor stap draait. De stapgrootte wordt uitgedrukt in graden per stap; veel voorkomende waarden zijn 1,8° (200 stappen per omwenteling) en 0,9° (400 stappen per omwenteling). Moderne stappermotoren kunnen met microstappen een hogere resolutie bereiken, wat resulteert in soepelere beweging en minder trillingen.

Er bestaan verschillende typen: permanente magneten (PM) stappermotoren, variabele reluctantie (VR) stappermotoren en hybride stappermotoren. PM-stappermotoren gebruiken een rotor van permanente magneten; VR-stappermotoren hebben een rotor die zijn reluctantie verandert; hybride stappermotoren combineren kenmerken van beide en zijn het meest gangbaar in moderne toepassingen.

Bediening gebeurt via een drijver die de spoelen in de juiste volgorde aanstuurt. Veel drivers ondersteunen microstappen via analoge of PWM-modulatie en leveren de beoogde sinus- of vierkante-golfvormige curren. Door microstepping kan het koppel continuer verdeeld worden en de positie nauwkeuriger worden vastgehouden. Voor precieze posities kan feedback worden toegepast via gesloten-lus-drivers of encoders.

Voordelen zijn onder meer een hoog koppel bij lage snelheden, eenvoudige aansturing, lage onderhoudskosten en goede holding torque. Nadelen zijn onder andere koppelfluctuaties en resonantie, warmteontwikkeling bij hogere snelheden, efficiëntie en beperkingen bij hoge snelheid of continu roteren. Voor kritieke toepassingen kan een gesloten-lusregeling nodig zijn om missing steps te voorkomen.

Toepassingsgebieden zijn onder meer CNC-machines, 3D-printers, lasersnijders, medische apparatuur en robuuste positioneringssystemen. Bij ontwerpkeuzes spelen factoren als precisie, weerstand tegen resonantie en warmteafvoer een belangrijke rol.