Der Permanentmagnet Schrittmotor
Der PM Schrittmotor (PM =
Permanentmagnet) hat einen zylindrischen Rotor, welcher abwechselnd mit Süd- und
Nordpolen magnetisiert ist. Die Pole des Stators inklusive seines magnetischen
Rückschlusses schliessen den durch die Dauermagnete des Rotors erzeugten
magnetischen Kreis. Im nicht bestromten Motor existiert somit ein geschlossener
magnetsicher Kreis. Damit hat der Motor bereits ohne Zuführung von Energie ein
magnetisches Rastmoment. Der unbelastete Motor nimmt somit eine Vorzugsstellung
ein, und zwar so, dass sich die Pole von Rotor und Stator gegenüberstehen.
Die grüne Statorspule ist Südpol, die blaue Spule
Nordpol. Die schwarzen Spulen sind nicht bestromt. Der nebenstehend
dargestellte Motor besitzt nur ein Polpaar im Rotor. Mit jedem Umschalten der
Statorwicklungen auf das nächste Spulenpaar dreht sich der Rotor um 90° mit.
Somit hat er nach 4 Schritten eine Motorumdrehung zurückgelegt. Dieser Motor
besitzt 4 Rastungen (4 Vollschritte) pro Motorumdrehung.
Sicherlich ist der gezeigte
Motor für die meisten Antriebsaufgaben nicht gut geeignet. Ein
Positionierbetrieb mit solch einer groben Schrittauflösung macht wenig Sinn.
Eine Erhöhung der Polzahl des Rotors bringt eine feinere Schrittauflösung (mehr
Schritte pro Motorumdrehung) mit sich. Die übliche Schrittmotoren besitzen 25,
50 oder noch mehr Rotorpole (abwechselnd magnetisierte Rotorzähne). Somit
lassen sich Schrittauflösungen von 100, 200, 500 bis zu 2000 Vollschritte pro
Motorumdrehung realisieren.
Ein Vorteil gegenüber dem
Reluktanz-Schrittmotor ist sein größeres Drehmoment. Der größere Induktionshub
(inneres Magnetfeld von –Bmax nach +Bmax) ergibt höhere magnetische Kräfte, was
ein größeres Drehmoment zur Folge hat.
Im Prinzip ist der
PM-Schrittmotor ein Synchronmotor, bei dem durch die Erhöhung der Polpaarzahl
die Auflösung gesteigert wurde.
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