{"id":6926,"date":"2020-02-03T16:02:00","date_gmt":"2020-02-03T16:02:00","guid":{"rendered":"https:\/\/servotecnica.com\/schrittmotoren-ist-ein-hohes-drehmoment-bei-hohen-drehzahlen-moeglich\/"},"modified":"2023-04-20T15:40:53","modified_gmt":"2023-04-20T15:40:53","slug":"schrittmotoren-ist-ein-hohes-drehmoment-bei-hohen-drehzahlen-moeglich","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/servotecnica.com\/de\/schrittmotoren-ist-ein-hohes-drehmoment-bei-hohen-drehzahlen-moeglich\/","title":{"rendered":"Schrittmotoren: Ist ein hohes Drehmoment bei hohen Drehzahlen m\u00f6glich?"},"content":{"rendered":"\n

Die wichtigsten Merkmale f\u00fcr die Leistung eines Schrittmotors sind pr\u00e4zise Positionierung, ein gutes Stillstandsmoment und ein gutes Drehmoment bei niedriger Drehzahl. Einige Anwendungen erfordern jedoch ein hohes Drehmoment bei hoher Geschwindigkeit, und die Konstruktions-\/Steuerungsspezifikationen verlangen den Einsatz eines Schrittmotors. Obwohl Schrittmotoren nicht f\u00fcr ihre F\u00e4higkeit bekannt sind, ein hohes Drehmoment bei hoher Geschwindigkeit zu erzeugen, kann dies bei bestimmten Anwendungen erreicht werden.<\/p>\n\n

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Die Auszugskurve gibt die maximale Drehmomentabgabe \u00fcber den Betriebsdrehzahlbereich an. Wenn der Motor oberhalb der Auszugskurve betrieben wird, kann er stehen bleiben.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n

Warum ist es f\u00fcr Schrittmotoren schwierig, ein hohes Drehmoment bei hohen Drehzahlen zu liefern?<\/h2>\n\n

Der typische Aufbau eines Schrittmotors bedeutet, dass das abgegebene Drehmoment direkt proportional zum Strom ist, der durch die Motorwicklungen flie\u00dft: je h\u00f6her der Strom, desto h\u00f6her das vom Motor abgegebene Drehmoment. Die Wicklungen haben jedoch zwei Eigenschaften, die den Strom und damit die Erzeugung des Drehmoments begrenzen. Die erste ist ihre Induktivit\u00e4t (L), die daf\u00fcr sorgt, dass die Wicklungen jeder \u00c4nderung des durch sie flie\u00dfenden Stroms widerstehen. Die andere ist ihr Widerstand (R), der die maximale Stromst\u00e4rke begrenzt, die durch die Wicklung flie\u00dfen kann.<\/p>\n\n

In Kombination bestimmen diese beiden Faktoren die elektrische Zeitkonstante (\u03c4e) des Motors, d. h. die Zeit, die der Wicklungsstrom ben\u00f6tigt, um 63 % seines Nennwerts (Maximum) zu erreichen.<\/p>\n\n

\"\"<\/figure><\/div>\n\n

Wenn die Frequenz der an die Wicklungen gelieferten Spannungsimpulse (und damit die Motordrehzahl) niedrig ist, haben die Wicklungen gen\u00fcgend Zeit, um ihren Nennstrom zu erreichen, und der Motor kann sein Nenndrehmoment abgeben. Wenn die Frequenz der Spannungsimpulse (Motordrehzahl) jedoch hoch ist, hat der Wicklungsstrom nicht gen\u00fcgend Zeit, um seinen Nennwert zu erreichen, und dies verschlechtert die Drehmomentabgabe.<\/p>\n\n

Ein weiterer Faktor, der die Drehmomentabgabe von Schrittmotoren bei hohen Drehzahlen begrenzt, ist die Anstiegsgeschwindigkeit des Stroms in den Wicklungen (dI\/dt), die direkt proportional zur angelegten Spannung (V) und umgekehrt proportional zur Motorinduktivit\u00e4t (L) ist.<\/p>\n\n

\"\"<\/figure><\/div>\n\n

Um die Stromanstiegsgeschwindigkeit zu verbessern, muss entweder die Induktivit\u00e4t der Wicklung (L) verringert oder die angelegte Spannung (V) erh\u00f6ht werden.<\/p>\n\n

Die einzige M\u00f6glichkeit, die Induktivit\u00e4t der Wicklungen zu verringern, besteht in einer \u00c4nderung der Motorkonfiguration oder der Produktionsverfahren. In der Tat haben einige Hersteller ihre Produktionsverfahren ge\u00e4ndert und bieten nun Schrittmotoren mit h\u00f6heren Drehmoment-\/Drehzahl-Eigenschaften an, als sie von herk\u00f6mmlichen Konfigurationen geboten werden. Zu diesen \u00c4nderungen geh\u00f6ren verbesserte magnetische Konfigurationen zur Erh\u00f6hung des Flusses zwischen Rotor und Stator, wodurch die Anzahl der Motorpolpaare und die Dichte der Wicklungen erh\u00f6ht wird.<\/p>\n\n

F\u00fcr Maschinenhersteller und Endanwender kann die Drehmomentabgabe eines bestimmten Schrittmotors jedoch h\u00e4ufig durch einen Chopper-Antrieb verbessert werden.<\/p>\n\n

Das “Chopping” der Antriebsspannung sorgt f\u00fcr verbesserte Drehmoment-\/Drehzahl-Eigenschaften<\/h2>\n\n
\"\"
Die Versorgung der Motorwicklungen mit einer h\u00f6heren Spannung treibt die Drehmoment-Drehzahl-Kurve nach oben und erzeugt somit ein h\u00f6heres Drehmoment bei h\u00f6heren Drehzahlen.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n

Chopper-Antriebe versorgen den Motor mit einer hohen Spannung (oft bis zum Achtfachen der Nennspannung), die nach dem Ohmschen Gesetz (Strom = Spannung \u00f7 Widerstand) den Strom durch die Wicklungen erh\u00f6ht.<\/p>\n\n

\"\"<\/figure><\/div>\n\n

Diese Methode der Spannungsabsenkung verbessert auch die Stromanstiegsrate (dI\/dt). Durch die Erh\u00f6hung der Ansteuerspannung k\u00f6nnen die Wicklungen auch bei hoher Spannungsimpulsfrequenz ein h\u00f6heres Stromniveau erreichen, was bedeutet, dass der Motor mehr Drehmoment bei h\u00f6herer Drehzahl liefern kann.<\/p>\n\n

Chopper-Antriebe werden manchmal auch als Konstantstrom-Antriebe bezeichnet, da sie im Vergleich zu einem herk\u00f6mmlichen Antrieb, der den Motor mit einer konstanten Spannung versorgt, einen relativ konstanten Strom in den Wicklungen erzeugen. Dieser Stromzerhackungsansatz erm\u00f6glicht auch die Mikroschrittsteuerung von Schrittmotoren.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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