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Wie funktioniert ein Schrittmotor

May 02, 2017

Die Grundkonstruktion

Ich werde hier die Schrittmotoren vereinfachen, um die einfache, zentrale Idee zu veranschaulichen: Der (Innen-) Rotor eines Schrittmotors dreht sich um kleine, diskrete Mengen (Stufen), weil der (äußere) Stator magnetische Impulse anwendet, die ihn ziehen und schieben .

Der Rotor

Der Rotor selbst besteht aus zwei Scheiben, ein wenig wie Zahnräder, von denen einer ein magnetischer Nordpol ist (rot) und der andere ein Südpol (blau) ist. Wenn wir die beiden Scheiben zurück nach hinten setzen, bekommen wir Nord- und Südpolzähne abwechselnd um den Rand. Wenn Sie das hart finden, stellen Sie sich vor, dass Ihre linke Hand ein magnetischer Nordpol ist und rot gefärbt ist, während Ihre rechte Hand ein magnetischer Südpol ist und blau gefärbt ist. Wenn du eine Hand auf die andere gehst, so dass die Finger einer Hand mit den Fingern des anderen abwechseln, dann schau nach unten, wirhst du abwechselnd Nord- und Südpol "Zähne" (die Finger) um den Rand. Das ist effektiv das, was wir im Rotor eines Schrittmotors haben.

Der stator

Um den Rand des Rotors herum haben wir den Stator: In diesem Beispiel können vier Elektromagneten, die einzeln ein- und ausgeschaltet werden können. Im allgemeinen arbeiten die Elektromagnete in einem Schrittmotor paarweise, wobei jedes gegenüberliegende Paar von Magneten zusammenschaltet, um gleichzeitig einen Nordpol zu bilden, gefolgt von den Magneten im rechten Winkel, die auch zusammenarbeiten. Ich ziehe es vor, es etwas anders zu zeichnen, was meiner Meinung nach einfacher und leichter zu verstehen ist. Genau das, was schaltet, hängt davon ab, wie viele Rotorzähne (Stufen) gibt und wie viele Elektromagnetspulen sie umgeben: Die Geometrie und Ausrichtung eines Schrittmotors muss genau richtig sein, um den Rotor zu drehen.

Wie es sich dreht

  1. Der rechte Elektromagnet ist erregt und wird zum Nordpol (rot) und der linke Elektromagnet wird zum Südpol (blau). Das zieht den Rotor um einen Schritt herum, so dass ein blauer Zahn auf dem Rotor in Richtung des rechten Elektromagneten einrastet und ein roter Zahn auf den linken Elektromagneten einrastet.

  2. Jetzt wird der untere Elektromagnet ein Nordpol, der obere Magnet wird ein Südpol, und die beiden horizontalen Magneten sind ausgeschaltet. Wieder werden die Zähne des Rotors um einen Schritt herumgezogen.

  3. Die senkrechten Magneten sind nun ausgeschaltet und die horizontalen Magnete werden wieder eingeschaltet, aber mit der entgegengesetzten Polarität (Muster des Magnetismus), die sie zuvor hatten. Die Zähne des Rotors schreiten um einen weiteren Schritt vor.

  4. Schließlich werden die vertikalen Magneten wieder in die entgegengesetzte Polarität nach vorne eingeschaltet und die horizontalen Magnete werden abgeschaltet. Der Rotor dreht sich um einen weiteren Schritt. Der ganze Zyklus wiederholt sich dann.

Denken Sie daran, dass ein Schrittmotor nicht wirklich entworfen ist, um sich herum und herum zu drehen: indem Sie so viele oder so wenige Impulse an die äußeren Elektromagneten wie nötig senden, können wir den Rotor durch eine gewisse Anzahl von Schritten drehen (und daher durch Ein präziser Winkel). Wir können es in umgekehrter Richtung drehen, indem wir den elektrischen Strom umkehren.