Schrittmotorengehören zu den anspruchsvollsten Motoren, die heute erhältlich sind. Mit ihrer hohen Schrittpräzision, hohen Auflösung und gleichmäßigen Bewegung erfordern Schrittmotoren im Allgemeinen eine Anpassung, um eine optimale Leistung in bestimmtenAnwendungenHäufige kundenspezifische Designmerkmale sind Statorwicklungsmuster, Wellenkonfigurationen, kundenspezifische Gehäuse und Speziallager, die die Konstruktion und Herstellung von Schrittmotoren extrem anspruchsvoll machen. Motoren können so konstruiert werden, dass sie zur Anwendung passen, anstatt die Anwendung an den Motor anzupassen, und flexible Motordesigns benötigen nur minimalen Platz. Mikroschrittmotoren sind schwierig zu konstruieren und herzustellen und können oft nicht mit größeren Motoren mithalten.Mikroschrittmotorenbieten einen einzigartigen Designansatz. Mit dem Aufkommen der Hybrid-Schrittmotortechnologie finden Mikromotoren zunehmend Eingang in medizinische Geräte und die Laborautomatisierung, insbesondere in Anwendungen, die hohe Präzision erfordern, wie Mikropumpen, Flüssigkeitsdosierung und -steuerung, Quetschventile und optische Sensorsteuerung. Mikroschrittmotoren können sogar in elektrische Handwerkzeuge wie elektronische Pipetten integriert werden, in die Hybrid-Schrittmotoren bisher nicht integriert werden konnten.
Miniaturisierung ist in vielen Branchen ein Dauerthema und einer der wichtigsten Trends der letzten Jahre. Bewegungs- und Positionierungssysteme werden in der Produktion, bei Tests oder im alltäglichen Laboreinsatz eingesetzt und benötigen kleinere, leistungsstärkere Motoren. Die Motorenindustrie entwickelt und fertigt bereits seit langem kleine Schrittmotoren, doch für viele Anwendungen gibt es noch immer keine ausreichend kleinen Motoren. Selbst wenn Motoren klein genug sind, erfüllen sie nicht die für die Anwendung erforderlichen Spezifikationen, wie etwa ein ausreichend hohes Drehmoment oder eine ausreichend hohe Drehzahl, um auf dem Markt wettbewerbsfähig zu sein. Die traurige Alternative besteht darin, einen Schrittmotor mit großem Gehäuse zu verwenden und alle anderen Komponenten darum herum zu verkleinern, oft durch spezielle Halterungen und die Montage zusätzlicher Hardware. Die Bewegungssteuerung in diesem kleinen Bereich ist äußerst anspruchsvoll und zwingt Ingenieure zu Kompromissen bei der Raumarchitektur des Geräts.
Standardmäßige bürstenlose Gleichstrommotoren sind strukturell und mechanisch selbsttragend. Der Rotor ist an beiden Enden durch Endkappen im Stator aufgehängt. Anzubringende Peripheriegeräte werden üblicherweise an die Endkappen geschraubt, die leicht bis zu 50 % der gesamten Motorlänge ausmachen. Rahmenlose Motoren reduzieren Abfall und Redundanz, da keine zusätzlichen Montagehalterungen, -platten oder -klammern erforderlich sind. Alle für die Konstruktion erforderlichen strukturellen und mechanischen Stützen können direkt in das Motorinnere integriert werden. Der Vorteil: Stator und Rotor lassen sich nahtlos in das System integrieren, wodurch die Größe ohne Leistungseinbußen reduziert wird.
Die Miniaturisierung von Schrittmotoren ist eine Herausforderung, und die Leistung des Motors hängt direkt von seiner Größe ab. Mit abnehmender Baugröße nimmt auch der Platz für Rotormagnete und Wicklungen ab, was sich nicht nur auf das maximal verfügbare Drehmoment, sondern auch auf die Betriebsgeschwindigkeit des Motors auswirkt. Frühere Versuche, einen Hybrid-Schrittmotor der Größe NEMA6 zu bauen, sind meist gescheitert, was darauf hindeutet, dass die Baugröße NEMA6 zu klein ist, um eine brauchbare Leistung zu erbringen. Durch die Nutzung ihrer Erfahrung in kundenspezifischer Konstruktion und ihres Fachwissens in mehreren Disziplinen konnte die Motorenindustrie erfolgreich eine Hybrid-Schrittmotortechnologie entwickeln, die in anderen Bereichen gescheitert war. Der Schrittmotor vom Typ NEMA 6 bietet nicht nur ein hohes nutzbares dynamisches Drehmoment bei hohen Geschwindigkeiten, sondern auch ein hohes Maß an Genauigkeit.
Mit einem typischen Permanentmagnetmotor mit 20 Schritten pro Umdrehung oder 18 Grad Schrittwinkel kann im Vergleich zu einem 3,46-Grad-Motor eine 5,7-fache Auflösung erreicht werden. Diese höhere Auflösung führt direkt zu höherer Genauigkeit und macht einen Hybrid-Schrittmotor möglich. In Verbindung mit dieser Schrittwinkelvariation und dem trägheitsarmen Rotordesign erreicht der Motor ein dynamisches Drehmoment von über 28 g bei Drehzahlen von nahezu 8.000 U/min und bietet damit eine Drehzahlleistung ähnlich der eines herkömmlichen bürstenlosen Gleichstrommotors. Durch die Erhöhung des Schrittwinkels von typisch 1,8 Grad auf 3,46 Grad wird fast das doppelte Haltedrehmoment des nächstgelegenen Konkurrenzmodells erreicht, und mit bis zu 56 g/Zoll ist das Haltedrehmoment fast viermal so hoch wie das eines herkömmlichen PM-Schrittmotors gleicher Größe (bis zu 14 g/Zoll).
Abschluss
MikroschrittmotorenMikroschrittmotoren können in zahlreichen Branchen eingesetzt werden, in denen eine kompakte Bauweise bei gleichzeitig hoher Präzision gefragt ist. Dies gilt insbesondere für die Medizintechnik, wo sie kostengünstiger eingesetzt werden können – von der Notaufnahme über das Patientenbett bis hin zu Laborgeräten. Handpipetten erfreuen sich derzeit großer Beliebtheit. Mikroschrittmotoren bieten die hohe Auflösung, die für die präzise Dosierung von Chemikalien erforderlich ist. Sie zeichnen sich durch ein höheres Drehmoment und eine höhere Qualität aus als vergleichbare Produkte auf dem Markt. Für Labore werden Mikroschrittmotoren zum Maßstab für Qualität. Dank ihrer kompakten Größe sind Mikroschrittmotoren die perfekte Lösung. Egal, ob es sich um einen Roboterarm oder einen einfachen XYZ-Tisch handelt – Schrittmotoren sind einfach zu verbinden und bieten sowohl offene als auch geschlossene Regelkreise.
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Veröffentlichungszeit: 28. März 2023