Max Drehzahl Schrittmotor

[Langer711]

Hallo Freunde
Ein Antrieb existiert.
Dieser Antrieb hat aber „keine“ Präzision und bei Stillstand sehr wenig Drehmoment.
Ich überlege, auf der Motorwelle zusätzlich einen Schrittmotor zu montieren, der im Normalfall lose mitläuft.
Nur bei Bedarf soll der Stepper aktiviert werden und kann dann höchst präzise die Motorwelle und damit die Maschine drehen.

Das der Stepper ab etwa 1000 U/min sein Drehmoment verliert, ist mir bewusst.
Dann kommt der Original - Motor aber sowieso zum Einsatz.


Die entscheidende Frage:
Wieviel Drehzahl kann der Stepper maximal vertragen, bevor er der Fliehkraft erliegt oder die Lager versagen?
Sind 10.000 U/min realistisch?

Ich möchte mit der Übersetzung an die maximale Drehzahl gehen, um mehr Drehmoment bei kleinen Drehzahlen zu erreichen.

[021aet04]

Welche Drehzahl der Schrittmotor aushält steht im Datenblatt.

Hast du auch bedacht, dass der Schrittmotor als Generator funktioniert wenn di ihn antreibst?
Eventuell zerstörst du mit der Spannung deinen Treiber.

Ich würde es aber anders lösen.

Möglichkeit 1:
Du trennst Motor und den Schrittmotor über eine Kupplung.

1a:
Trennung über eine Kupplung. Es wird nur der Schrittmotor mittels Kupplung getrennt.
Der 2te Motor ist dauerhaft verbunden.

1b:
Trennung über 2 Kupplungen.
Der Schrittmotor hat eine Kupplung und der DC-Motor hat eine Kupplung.
Es ist immer nur eine Kupplung aktiv.

Möglichkeit 2:
Drehzahlregelung über den DC-Motor. Du benötigst irgendeine Rückmeldung (Tacho, Drehgeber, Back EMF).


MfG Hannes

[Langer711]

Wenn das EN Signal am Treiber abgeschaltet ist, dann lässt sich der Schrittmotor frei drehen.
Der Induziert zwar eine Spannung, die aber im Treiber geschluckt wird und das Haltemoment ist wirklich gleich Null.
Das macht die Sache so interessant

[021aet04]

Und wenn du über 1000U/min drehst bleibt die Spannung auch niedrig genug? Hast du das getestet?

MfG Hannes

[Langer711]

Ich hatte das mal mit einem Nema17 getestet, da gab es keine Probleme.

Das heist, doch.
Der Treiber war ohne Stromversorgung und wurde über die Motorinduktion gespeist und versuchte dann zu blocken.

Ich hab das Enable Signal dann per Widerstand auf „aus“ gezogen und bei Bedarf per Optokoppler den Widerstand übersteuert.

Ohne Kontroller und ohne Versorgung lief der Stepper fortan völlig frei.

[Holomino]

Vielleicht bin ich im ganz falschen Film, drum frag ich erst mal.

Dieser Antrieb hat aber „keine“ Präzision und bei Stillstand sehr wenig Drehmoment.

Meinst Du das Haltemoment bei Stillstand? Dann täte es ja auch eine einfache Bremse.
Was meinst Du aber mit "Präzision"? Zu wenig Auflösung in der Lagemessung (Inkrementalgeber)?
Was für einen Antrieb hast Du denn? Einen normalen DC-Brushmotor? Der sollte ja eigentlich gerade bei langsamer Drehzahl das höchste Drehmoment abgeben können.

[Langer711]

Da ist ein 4kW Brushless Motor verbaut.
Der hat mitunter bauartbedingt ein eher schwaches Start-Drehmoment.
Die Ansteuerung erfolgt über ein Poti plus Schalter für Laufrichtung.
Wenn der nun z.B. nur eine Umdrehung machen soll, langsam aber kraftvoll, dann hat der mit steigendem Sollwert (Poti) zuerst kaum Kraft und sobald der sich ein kleines Stück bewegt hat, kriegt der fast doppeltes Drehmoment und macht gleich 3-5 Umdrehungen, bevor man das Poti wieder auf Stop hat.

Ich möchte das Poti-Signal abfangen (und Schalter) und eben auch diesen Stepper ansteuern, welcher dann per Zahnriemen auf die Motorwelle geht.
Der würde dann bei ganz kleinen Drehzahlen die nötige Kraft und Präzision liefern und bei höheren Drehzahlen einfach abgeschaltet.

Auf die Konfiguration des Brushless Treibers hab ich leider keinen Zugriff, weil China Export

(Zweiter Versuch dieser Antwort)

[Holomino]

Ahh, ok. dann hast Du also einen Brushless ohne Hallsensoren. Da wird beim Anlauf nur ein schwaches Feld erzeugt, bis der Regler die Rotor-/Phasenlage per Nulldurchgang überhaupt messen kann. Dazu braucht es eine Mindestdrehzahl. (Is vom Verhalten so'n bisschen, wie beim Verbrennerauto, wo der Anlasser andreht und der Motor dann übernimmt. Dauert halt ein Sekündchen).
Gut, kann man nicht ändern.

Die Sache mit dem Schrimo: Jeder Motor, der angedreht wird, wirkt als Generator. In der Regel leiten dann die Freilaufdioden im Regler bis zu einer gewissen Grenze die überschüssige Energie zurück auf die Versorgungsleitungen.

Ohne die Freilaufdioden wäre Mist, weil dann mit P=U*I kein I fließen würde, P aber dadurch nicht weggezaubert ist, also U solange steigt, bis irgendein Halbleiter wegen Überspannung keinen Bock mehr hat.
Mit Freilaufdioden ist aber auch Mist, weil dann wirklich Energie zurückgespeist wird und sich folglich der Motor mechanisch schwerer dreht, als im Leerlauf. Außerdem sind Freilaufdioden auch nicht unendlich belastbar und in der Regel nur für kurze Lastspitzen, nicht aber für Dauerbelastung ausgelegt.

Trotzdem könnte ich mir vorstellen, dass Du zu einem gangbaren Ergebnis kommst, wenn Du einen ziemlich überdimensionierten Treiber für den Schrimo nimmst und dort den Strom dann soweit runterdrehst, dass der Schrimo es überlebt. Die Generatorspannung steigt ja nicht ins Unendliche, wenn kein Strom fließt und solange die Generatorspannung unterhalb der Betriebsspannung des Schrimo-Treibers liegt, fließt auch kein Strom über die Freilaufdioden.

Ich würde an Deiner Stelle mal so einen Schrimo ohne Treiberbaustein zuerst mit dem Brushless mechanisch koppeln und an den freien Klemmen des Schrimos die Generatorspannung messen. Dann sieht man, wohin die Reise geht. Wenn das Teil nicht mehr als 30V im Generatorbetrieb erzeugt, wird wohl ein 40V-Treiber reichen.

[021aet04]

Was kann eventuell auch noch machen kann wäre, mittels Fliehkraftkupplung dem SM zu entkoppeln.

Mfg Hannes

[Langer711]

Die Fliehkraftkupplung würde ja auch wieder nur ab einer bestimmten Drehzahl kraftschlüssig.
Dann hätte ich zwar mehr Drehmoment, das ist richtig.
Aber ich könnte wieder nicht wie gewünscht um 1/2 Umdrehung am Motor fahren.

Eine Schaltkupplung wäre aber denkbar, nur halt recht aufwendig.

Über einen Planetensatz könnte man z.B. gehen.
Sonnenrad am Stepper
Planetenträger am „großen“ Motor.
Hohlrad wahlweise frei schalten oder blockieren.

Aber einfacher ist es halt, wenn der Stepper das „einfach so“ mitmacht. 😎