Stappenmotoren – vind fabrikanten en leveranciers

Stappenmotoren zijn een speciaal type elektromotor die gekenmerkt worden door een precieze bewegingsbesturing en exacte positionering.

Ze worden vaak gebruikt in toepassingen waar nauwkeurigheid en herhaalbaarheid cruciaal zijn.

Hieronder vindt u de werking, het besturingssysteem en een overzicht van de soorten stappenmotoren en hun toepassingsgebieden, evenals hun voor- en nadelen.

Hoe stappenmotoren werken:

Stappenmotoren bewegen in vaste hoekstappen die worden aangestuurd door elektrische pulsen. Elke puls verplaatst de rotor over een bepaalde hoek.
In deze context worden de termen hele stap, halve stap en microstap gebruikt voor stappenmotoren. Een 1,8° volstapmotor heeft bijvoorbeeld 200 individuele posities voor een volledige rotatie van 360°. 360:200=1.8. De 0,9° halfstapmotor bereikt 400 individuele posities tijdens een rotatie van 360°. 360:400=0.9. Met geavanceerde motorregelingen kunnen microstappenmotoren 1/5, 1/10, 1/16, 1/32, 1/125 en 1/250 van een volledige stap bereiken.

Aansturing van stappenmotoren:

Stappenmotoren hebben speciale regelaars nodig, meestal stappenmotorregelaars of -drivers genoemd. Deze genereren de elektrische pulsen die nodig zijn om de beweging van de motoren aan te sturen en kunnen analoog of digitaal zijn.
De stapresolutie kan verhoogd worden door microstepping, wat resulteert in een soepelere beweging en een grotere nauwkeurigheid.
In sommige gevallen wordt een feedbacklus (gesloten lus) gebruikt om ervoor te zorgen dat de motor geen stappen verliest en de exacte positie behoudt.

Soorten stappenmotoren:

1. Reluctantie stappenmotor:
   Bij de reluctantie stappenmotor bestaat de rotor uit een getande kern van zacht ijzer. Met dit materiaal verdwijnt het magnetische veld wanneer de statorstroom wordt uitgeschakeld. Wanneer de stroom wordt ingeschakeld, stroomt de magnetische flux door de zachtijzeren kern van de rotor. De rotor draait omdat de dichtstbijzijnde tand van de rotor wordt aangetrokken door de getande stator (vast, onbeweeglijk deel van de motor), omdat dit de magnetische weerstand vermindert. Omdat de reluctantie stappenmotor geen permanente magneten bevat, heeft hij ook geen cogging koppel wanneer de stroom wordt uitgeschakeld, in tegenstelling tot de permanente magneet stappenmotor.
2. Permanente magneet stappenmotor:
   Bij permanente magneet stappenmotoren bestaat de stator uit zacht ijzer en de rotor uit permanente magneten met afwisselende noord- en zuidpolen. Het magnetische veld van de stator wordt gebruikt om de rotor met permanente magneet zo uit te lijnen dat er een roterende beweging ontstaat. Bij stappenmotoren met permanente magneet is het aantal polen (en dus de resolutie) beperkt. Een voordeel ten opzichte van de reluctantie stappenmotor is het grotere koppel. De grotere inductieslag (binnenste magneetveld van -Bmax tot +Bmax) resulteert in hogere magnetische krachten, wat leidt tot een hoger koppel. In principe is de PM stappenmotor een synchrone motor waarbij de resolutie is verhoogd door het aantal poolparen te verhogen.
3. Hybride stappenmotor:
   Hybride stappenmotoren combineren de eigenschappen van reluctantie en permanente magneet stappenmotoren. Hybride stappenmotoren hebben een stator met meerdere getande statorpolen en een rotor met permanente magneet. Standaard hybride stappenmotoren hebben 200 rotortanden en bewegen met stappenhoeken van 1,8° elk. Hybride stappenmotoren worden in tal van toepassingen gebruikt vanwege hun hoge statische en dynamische koppel en hun zeer hoge stappensnelheid.
4. Schijfmagneet stappenmotoren:
   Schijfmagneet stappenmotoren zijn geavanceerde microstappenmotoren die meer dynamische motorprestaties, een fijnere stapresolutie en een hogere acceleratie bieden dan andere typen stappenmotoren. De dunne schijfmagneet maakt een fijnere stapresolutie per gegeven grootte, een hogere acceleratie en een hogere pieksnelheid mogelijk dan conventionele stappenmotoren. Schijfmagneetmotoren zijn bijzonder geschikt voor toepassingen die de precisie van een stappenmotor en de snelheid en acceleratie van een borstelloze gelijkstroommotor vereisen. Een gesloten regelkring biedt een kosteneffectief voordeel ten opzichte van een servo-oplossing.

Toepassingsgebieden voor stappenmotoren:

Stappenmotoren zijn geschikt voor veel verschillende bewegingsbesturingstoepassingen. Ze worden vaak gebruikt op gebieden waar precieze positionering vereist is:

1. Industriële productietechnologie:
Bijvoorbeeld in CNC-freesmachines om de bewegingen van de frees langs de X-, Y- en Z-as te besturen,

2. 3D-printers:
In 3D-printers om de extruder en het printplatform nauwkeurig te bewegen.

3. Robotica:
De gewrichten van een robotarm worden vaak aangedreven door stappenmotoren om nauwkeurige bewegingen te garanderen.

4. Besturing en automatisering:
Ze worden veel gebruikt in industriële besturingssystemen, bijvoorbeeld voor het besturen van kleppen en transportbanden.

5. Optische systemen:
Stappenmotoren worden gebruikt in telescopen en microscopen om de positie van lenzen en spiegels nauwkeurig af te stellen.

6. Medische technologie:
Stappenmotoren zijn te vinden in medische apparaten die precieze bewegingen vereisen, zoals spuitpompen of doseerapparaten.

Voordelen van stappenmotoren:

• Door de vaste stappenbeweging kunnen stappenmotoren heel precies posities benaderen zonder dat er een feedbacksysteem zoals een encoder nodig is.
• Ze worden aangestuurd door eenvoudige pulssequenties, wat de integratie in elektronische systemen vergemakkelijkt.
• Zeer hoog koppel, zelfs bij lage snelheden.
• Snel starten dankzij een hoog koppel, gemakkelijk stoppen dankzij een hoog houdkoppel. Dit maakt het mogelijk om snel van draairichting te veranderen. Het eenvoudige ontwerp van de start-stopkarakteristiek is ook erg belangrijk voor veel toepassingen.
• Een andere belangrijke positieve eigenschap is de eenvoudige motorregeling.

Nadelen van stappenmotoren:

• Stappenmotoren kunnen stappen verliezen bij overbelasting of onvoldoende stroomtoevoer, wat leidt tot onnauwkeurigheden.
• Bij bepaalde snelheden kunnen stappenmotoren resonanties ontwikkelen die leiden tot trillingen en lawaai.
• Stappenmotoren kunnen ook stroom verbruiken bij stilstand, wat het energieverbruik verhoogt.

Stappenmotoren zijn veelzijdige en betrouwbare aandrijvingen die onmisbaar zijn in veel nauwkeurige en veeleisende toepassingen. De keuze van de juiste motor en een zorgvuldige selectie van de regelaar zijn cruciaal om deze technologie ten volle te benutten.

Hieronder vindt u een overzicht van de belangrijkste criteria waarop u moet letten bij de aankoop van stappenmotoren:

Bij de aankoop van stappenmotoren zijn er verschillende belangrijke factoren om rekening mee te houden om er zeker van te zijn dat de motor geschikt is voor de toepassing in kwestie.

• De staphoek geeft aan hoeveel graden de motoras beweegt bij elke stap. Een kleinere staphoek zorgt voor een hogere resolutie en dus preciezere bewegingen. Voor toepassingen die een hoge precisie vereisen, verdient een kleine staphoek de voorkeur.
• Het houdkoppel is het maximale koppel dat de motor in een statische positie kan vasthouden. Een hoger houdkoppel is belangrijk als de motor zware lasten moet vasthouden, vooral bij stilstand.
• De nominale stroom geeft aan hoeveel stroom de motor nodig heeft bij volle belasting en de nominale spanning geeft de bedrijfsspanning van de motor aan. De motorbesturing (driver) moet deze parameters ondersteunen. Een hogere nominale stroom kan meer vermogen leveren, maar vereist ook de juiste koeling.
• De stapfrequentie geeft aan hoeveel stappen de motor per seconde kan uitvoeren. Een hogere stapfrequentie maakt snellere bewegingen mogelijk, maar vereist ook overeenkomstig ontworpen besturingselektronica.
• Encoders controleren de positie van de motoras en kunnen worden gebruikt voor een nauwkeurige regeling. Encoders zijn essentieel in toepassingen die feedback van de actuele positie vereisen.
• De grootte van de motor, vaak gespecificeerd in NEMA-formaten (bijv. NEMA 17, NEMA 23), beschrijft de fysieke afmetingen van de motor. De grootte moet overeenkomen met het mechanische ontwerp van de toepassing
• Het type as (glad, vlak of met schroefdraad) en de diameter bepalen hoe de motor mechanisch wordt aangesloten. De as moet compatibel zijn met de gebruikte tandwielkast of koppeling.
• Unipolaire en bipolaire motoren verschillen in het type wikkelingen en circuits. Bipolaire motoren bieden vaak meer koppel, terwijl unipolaire motoren gemakkelijker te controleren zijn.
• Omgevingsfactoren zoals temperatuur, vochtigheid en stof kunnen de prestaties en levensduur van de motor beïnvloeden. De motor moet geschikt zijn voor de specifieke omgevingsomstandigheden waarin hij zal worden gebruikt.
• Het is raadzaam om de motor niet alleen te selecteren op prijs, maar ook op kwaliteit en betrouwbaarheid.

Het kiezen van de juiste stappenmotor is sterk afhankelijk van de specifieke eisen van de toepassing. Het is de moeite waard om de technische gegevens zorgvuldig te controleren en eventueel experts te raadplegen om de beste keuze te maken.

Stappenmotoren kunnen bij verschillende leveranciers gekocht worden. Uitgebreide informatie over fabrikanten en leveranciers van Stappenmotoren van over de hele wereld is te vinden op Exportpages.