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Produktübersicht
• Drehmomentkonstante
In den Extended Operation Modes kommt als Parameter der mechanischen Regelstrecke die
Drehmomentkonstante k
hinzu, die das Verhältnis zwischen dem drehmomentbildenden Motorstrom und
T
des an der Welle wirksamen Drehmoments angibt. Da der Betrieb im feldorientierten Modus bei
Schrittmotoren nicht üblich ist, ist die Drehmomentkonstante jedoch meist nicht im Motordatenblatt zu finden.
Elektrisches System
• Nennspannung, Versorgungsspannung und Wicklungswiderstand
Im stationären Zustand fließt der Nennstrom bei Nennspannung, in Abhängigkeit zum Wicklungswiderstand.
Diese Spannung sollte nicht mit der Versorgungsspannung der Leistungsendstufe verwechselt werden.
EP7047-1032 gibt einen geregelten Strom auf die Motorwicklung. Unterschreitet die Versorgungsspannung
die Nennspannung, kann die Leistungsendstufe den Strom nicht mehr in voller Höhe einprägen und ein
Drehmomentverlust ist die Folge. Erstrebenswert sind ein kleiner Wicklungswiderstand und eine hohe
Versorgungsspannung, um die Erwärmung gering zu halten und ein möglichst hohes Drehmoment bei
hohen Drehzahlen zu erreichen.
• Induzierte Gegenspannung
Hybridschrittmotoren induzieren, wie Servomotoren auch, eine drehzahlproportionale Spannung u
[Vs/rad] in
i
die Statorwicklung des Motors. Diese wird häufig auch als Back Electromotive Force (BEMF) bezeichnet. Die
induzierte Gegenspannung bestimmt in Verbindung mit der Zwischenkreisspannung (Motorspannung) die
physikalisch erreichbare Maximaldrehzahl des Motors.
Das Verhältnis des Betrages der induzierten Gegenspannung zur Motordrehzahl ist konstruktionsbedingt
variabel und wird über die Spannungskonstante k
beschrieben.
e
u
= k
·ω
i
e
m
Der Motorparameter k
[mV/(rad/s)] wird für die Schrittverlusterkennung ohne Encoder benötigt.
e
Bei Schrittmotoren bei denen die Spannungskonstante nicht im Datenblatt angegeben ist, kann sie relativ
einfach mit Hilfe eines Digitalmultimeters ermittelt werden. Dazu muss der zu vermessende Motor (innerhalb
des Nenndrehzahlbereichs) durch einen Hilfsmotor über eine Kupplung mit konstanter Drehzahl betrieben
werden. Die Motorphasen des zu vermessenden Motors müssen dazu offen sein (Nicht angeschlossen oder
kurzgeschlossen). Mit dem Multimeter kann der Effektivwert der induzierten Gegenspannung dann an einer
der beiden offenen Motorphasen (A oder B) ermittelt werden und damit die Spannungskonstante bestimmt
werden.
• Schrittwinkel
Der Schrittwinkel gibt den bei einem Schritt zurückgelegten Winkel an. Typische Werte sind 3,6°, 1,8° und
0,9°. Das entspricht 100, 200 und 400 Schritten pro Motorumdrehung. Dieser Wert ist, zusammen mit der
nachgeschalteten Übersetzung, ein Maß für die Positioniergenauigkeit. Aus technischen Gründen lässt sich
der Schrittwinkel nicht beliebig reduzieren. Die Positioniergenauigkeit kann nur mechanisch durch die
Übersetzung gesteigert werden. Eine elegante Lösung zur Erhöhung der Positioniergenauigkeit ist das
Microstepping. Es erlaubt bis zu 64 Zwischenschritte. Der geringere, „künstliche" Schrittwinkel hat einen
weiteren positiven Effekt: Bei gleicher Genauigkeit kann der Antrieb mit einer höheren Geschwindigkeit
gefahren werden. Die maximale Drehzahl bleibt erhalten, obwohl der Antrieb an der Grenze der
mechanischen Auflösung positioniert.
• Wicklungswiderstand, Wicklungsinduktivität
Wicklungsinduktivität und Wicklungswiderstand des Stators des Schrittmotors bestimmen die elektrische
Motorzeitkonstante T
= L / R, die für die Auslegung des Stromreglers maßgeblich ist.
e
EP7047-1032
Version: 1.0
21
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