Unipolar Schrittmotoren vs Bipolar Schrittmotoren.

Polarität

Wenn der Strom durch eine Magnetspule umgekehrt wird, wird auch die Polarität eines Elektromagneten umgekehrt. Aufgrund ihrer Konfiguration kann der Strom nur durch die Spulen eines Unipolarmotors in eine Richtung geleitet werden — so kann Unipolar Motors, wie der Name schon sagt, nur einzelne Phasen mit festen Polaritäten antreiben. Bipolare Schrittmotoren hingegen können ihre Phasenpolarität mit Hilfe einer H-Brücke umkehren.

Verkabelung

Unipolare Schrittmotoren sind den Bipolar-Schrittmotoren sehr ähnlich, werden aber mit einem zentralen Wasserhahn hergestellt, der wieder an die Stromquelle angeschlossen wird, wobei jede Spule im Wesentlichen in zwei kleinere Spulen aufgeteilt wird, die unabhängig voneinander betrieben werden können. Bei Bedarf kann der zentrale Wasserhahn auch getrennt gelassen werden, sodass der Unipolar-Schrittmotor in eine bipolare Konfiguration umgewandelt werden kann.

Bipolare Schrittmotoren verfügen nicht über einen zentralen Wasserhahn zum Aufteilen ihrer Magnetspulen - das macht ihre interne Verdrahtung etwas weniger komplex als die eines Unipolar-Motors. Aus diesem Grund sind kleinere Motoren wie NEMA 14 Schrittmotoren aufgrund ihrer reduzierten Größe häufiger in einer Bipolar-Konfiguration erhältlich.

Unipolar vs Bipolare Motoren

Unipolare und Bipolare Schrittmotoren haben jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile, abhängig von ihrer Anwendung.

Bipolare Schrittmotoren verwenden eine einzige, größere Spule pro Wicklung. Dadurch entstehen größere, leistungsfähigere Magnetfelder als unipolare Alternativen, wodurch größere Drehmomentkräfte erreicht werden können. Da die Spulen eines Bipolar-Schrittmotors die Polarität verändern können, bedeutet dies auch, dass alle Phasen gleichzeitig in Betrieb genommen werden können, was die potenzielle Drehmomentleistung weiter erhöht. Der Hauptnachteil eines Bipolaren Schrittmotors ist die Anforderung, dass H-Brückenschaltungen die Polarität der Schaltung umkehren.

Unipolare Schrittmotoren verwenden Gewindeschneidspulen, von denen jede Seite unabhängig magnetisiert werden kann. Da der Strom, der durch jede Spule fließt, in eine andere Richtung läuft, abhängig davon, welche Seite der Spule magnetisiert ist, kann die Polarität jeder Phase umgekehrt werden, ohne den Strom des gesamten Stromkreises umzukehren. Da jedoch nur die Hälfte jeder Spule magnetisiert ist, leiden Unipolar Schrittmotoren unter reduzierter Magnetkraft und somit reduziertem Drehmoment. Unipolare Motoren sind einfacher zu installieren und zu bedienen als Bipolar-Schrittmotoren, da ihre Schaltung keine H-Brücken erfordert.

Ältere und kleinere elektronische Geräte neigen dazu, Unipolare Schrittmotoren aufgrund ihrer einfachen, platzsparenden Schaltungsanforderungen zu verwenden, aber mit Fortschritten in der Technologie und der Reduzierung der Bauteilgröße begünstigen viele moderne elektronische Geräte jetzt Bipolare Schrittmotoren.

Hand-On Demonstration

Für eine detaillierte Demonstration der Unterschiede zwischen und wie Unipolar & Bipolar Schrittmotoren mit Arduino Controllern implementiert werden, ist dieses Video von DroneBot Workshop eine ausgezeichnete Ressource