Schrittmotor
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Ein Schrittmotor (engl. stepper motor) ist ein Synchronmotor, bei dem der Rotor (drehbares Motorteil mit der Welle) durch ein gesteuertes schrittweise rotierendes elektromagnetisches Feld der Statorspulen (nicht drehbarer Motorteil) um einen minimalen Winkel (Schritt) oder sein Vielfaches gedreht werden kann. Schrittmotoren existieren auch in Form von Linearmotoren.
Man unterscheidet den Schrittmotor nach seiner Bauform in Reluktanz- und Permanentmagnet-Schrittmotor, wobei man beide Formen auch zu einem Hybridschrittmotor kombinieren kann.
Beim Reluktanzschrittmotor besteht der Rotor aus einem gezahnten Weicheisenkern. Bei diesem Material verschwindet nach dem Ausschalten des Statorstromes das Magnetfeld. Bei eingeschaltetem Strom fließt der magnetische Fluss durch den Weicheisenkern des Rotors. Die Drehbewegung des Rotors kommt zustande, weil vom gezahnten Stator der nächstliegende Zahn des Rotors angezogen wird, da sich so der magnetische Widerstand verringert.
Beim Permanentmagnetschrittmotor besteht der Stator aus Weicheisen und der Rotor aus Dauermagneten, die abwechselnd einen Nord- und einen Südpol aufweisen. Mit dem Stator-Magnetfeld richtet man den dauermagnetischen Rotor so aus, dass eine Drehbewegung entsteht.
Da der Reluktanzschrittmotor keine Permanentmagnete enthält, hat er daher im Gegensatz zum Permanentmagnetschrittmotor auch kein Rastmoment bei ausgeschaltetem Strom. Beim Permanentmagnetschrittmotor ist die Anzahl der Pole (und damit die Auflösung) begrenzt. Der Hybridschrittmotor vereint die Eigenschaften beider Bauformen, in dem auf den Permanentmagneten noch ein gezahnter Weicheisenkranz eingefügt wird. Nahezu alle heute erhältlichen Schrittmotoren sind Hybridmotoren. Als High-Torque Motoren (=hohes Drehmoment) werden häufig Typen bezeichnet, bei denen für den Rotor besonders starke Seltenerdenmagnete verwendet werden. So lässt sich eine besonders hohe Kraftdichte erzielen.
Typische Anwendungsgebiete sind Drucker, vor allem Matrixdrucker, oder der Antrieb des Schreib-/Lesekopfes in einem Diskettenlaufwerk. Schrittmotoren folgen exakt dem außen angelegten Feld und können so ohne Sensoren zur Positionsrückmeldung (Encoder, Drehgeber oder ähnliches) betrieben werden (Synchronmotorverhalten). Daher können sie im Gegensatz zu Servomotoren gesteuert betrieben werden. Servos müssen auf Position geregelt werden. Wird ein Schrittmotor jedoch stark belastet oder zu stark beschleunigt bzw. verzögert, kann es vorkommen, dass der Rotor nicht mehr exakt dem Feld folgt und Schritte übersprungen werden. Bei längerem Betrieb können sich diese Positionierungsfehler dann aufsummieren und eine ungenaue Positionierung bewirken. Dies kann bei zyklischen Bewegungen oder Rotationsbewegungen dadurch behoben werdern, dass die Position des Motors bei jeder Umdrehung oder Zyklus mit einem externen Positionsimpuls eines Sensors in der Grundstellung abgeglichen wird.
In Tabellenbüchern der Elektrotechnik ist er teilweise unter den Kapiteln Sondermotoren oder Servomotoren zu finden.
Schrittmotoren können bis ca. 1 kW wirtschaftlich eingesetzt werden.
