Zunächst ist es wichtig zu verstehen, dass Parameter wie die Polzahl typischerweise für Motoren wie AC-Asynchronmotoren und BLDC-Motoren relevant sind, bei denen die Anzahl der Polpaare direkt ihre Synchrondrehzahl bestimmt (Drehzahl = 120 × Frequenz / Polzahl). Gilt das Konzept der Polzahl jedoch in gleicher Weise auch für Schrittmotoren?
Bei Schrittmotoren ist der für den Anwender wichtigste Parameter der Schrittwinkel – der Winkel, um den sich der Motor bei jedem Eingangsimpuls dreht. Dieser Winkel wird durch die Phasenanzahl, die Anzahl der Rotorzähne und die Erregungsart bestimmt. Daher ist die Information zur "Polzahl" eines Schrittmotors bereits in diesem endgültigen Parameter, dem Schrittwinkel, enthalten.
Nehmen wir den gängigsten zweiphasigen Hybrid-Schrittmotor als Beispiel, dessen Aufbau repräsentativ ist.
- Polzahl des Stators: Ein Standard-Zweiphasen-Hybrid-Schrittmotor hat 8 Hauptpole. Jeder Hauptpol enthält mehrere kleine Zähne (z. B. 5 Zähne). Somit kann die magnetische Gesamtwirkung des Stators als die Anzahl dieser kleinen Zähne betrachtet werden.
- Zahnzahl des Rotors: Der Rotor besitzt eine bestimmte Anzahl kleiner Zähne (z. B. 50 Zähne). Der Rotor besteht aus einem axial magnetisierten Permanentmagneten, wobei ein Zahnsatz als N-Pole und der andere als S-Pole wirkt. Die effektive Polzahl des Rotors ist das Doppelte der Zahnzahl an einem Ende.
Berechnung des Schrittwinkels: Schrittwinkel = 360° / (Phasenanzahl × Rotorzahnzahl × Schritte pro elektrischem Zyklus)
Am Beispiel des gängigsten 1,8°-Zweiphasen-Schrittmotors: Phasenanzahl = 2 Rotorzahnzahl = 50 Im Vollschrittmodus (2-Phasen-Erregung, 200 Schritte pro Umdrehung): Schrittwinkel = 360° / (2 × 50 × 2) = 1,8° Im Halbschrittmodus (abwechselnde Einphasen- und Zweiphasen-Erregung, 400 Schritte pro Umdrehung) kann ein Schrittwinkel von 0,9° erreicht werden.
Ein Rotor mit 50 Zähnen entspricht also 100 Magnetpolen. Bei dem gängigen 1,8°-Zweiphasen-Hybrid-Schrittmotor können Sie davon ausgehen, dass sein Rotor 100 Magnetpole (50 Polpaare) aufweist.
Die gleiche Logik gilt für Dreiphasen-Schrittmotoren. Folglich sollten Sie bei der Auswahl eines Zwei- oder Dreiphasen-Schrittmotors auf folgende Parameter achten:
- Schrittwinkel: Bestimmt die Auflösung des Motors (z. B. 1,8°, 0,9°).
- Phasenanzahl: Bestimmt die Art des erforderlichen Treibers (z. B. zweiphasig, dreiphasig).
- Haltemoment: Die Belastbarkeit des Motors.
- Strom: Bestimmt die Einstellung des Ausgangsstroms des Treibers.