{"id":9834,"date":"2025-03-14T13:14:21","date_gmt":"2025-03-14T05:14:21","guid":{"rendered":"https:\/\/www.leili-motor.net\/der-unterschied-zwischen-servomotor-und-schrittmotor\/"},"modified":"2025-05-21T11:04:37","modified_gmt":"2025-05-21T03:04:37","slug":"der-unterschied-zwischen-servomotor-und-schrittmotor","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.leili-motor.net\/de\/der-unterschied-zwischen-servomotor-und-schrittmotor.html","title":{"rendered":"Der Unterschied zwischen Servomotor und Schrittmotor"},"content":{"rendered":"<p>Der Rotor im Servomotor ist ein Permanentmagnet. Der vom Antrieb gesteuerte U\/V\/W-Dreiphasenstrom erzeugt ein elektromagnetisches Feld, unter dessen Einfluss sich der Rotor dreht. Der mitgelieferte Encoder gibt Signale an den Antrieb zur\u00fcck, der den Rotordrehwinkel entsprechend dem R\u00fcckkopplungswert im Vergleich zum Sollwert anpasst. Die Genauigkeit des Servomotors wird durch die Genauigkeit des Encoders (Anzahl der Striche) bestimmt.<\/p>\n<h2>Was ist ein Servomotor? Welche Typen gibt es? Welche Leistungsmerkmale bietet er?<\/h2>\n<p>A: Servomotoren, auch Stellmotoren genannt, dienen als Stellglied in automatischen Steuerungssystemen, um das empfangene elektrische Signal in eine Winkelverschiebung oder Winkelgeschwindigkeit an der Motorwelle umzuwandeln. Man unterscheidet zwischen Gleichstrom- und Wechselstrom-Servomotoren. Ihr Hauptmerkmal ist, dass bei Nullspannung keine Eigenrotation auftritt und die Drehzahl mit zunehmendem Drehmoment gleichm\u00e4\u00dfig abnimmt.<\/p>\n<h2>Worin besteht der Funktionsunterschied zwischen einem AC-Servomotor und einem b\u00fcrstenlosen DC-Servomotor?<\/h2>\n<p>A: AC-Servomotoren sind besser, da sie \u00fcber eine sinusf\u00f6rmige Kugelumlaufspindel mit geringer Drehmomentschwankung verf\u00fcgen. DC-Servomotoren hingegen haben eine trapezf\u00f6rmige Welle. DC-Servomotoren sind jedoch einfacher und g\u00fcnstiger. Permanentmagnet-AC-Servomotoren: Seit den 1980er Jahren hat sich die Technologie der Permanentmagnet-AC-Servoantriebe mit der Entwicklung von integrierten Schaltkreisen, Leistungselektronik und AC-Drehzahlreglern stark weiterentwickelt. Namhafte Elektrohersteller in verschiedenen L\u00e4ndern haben eigene AC-Servomotoren und Servoantriebe auf den Markt gebracht und entwickeln diese kontinuierlich weiter. AC-Servosysteme haben sich zur wichtigsten Entwicklungsrichtung moderner Hochleistungs-Servosysteme entwickelt, sodass die urspr\u00fcnglichen DC-Servomotoren kurz vor der Abl\u00f6sung stehen. In den 1990er Jahren wurden AC-Servosysteme weltweit kommerzialisiert, die eine volldigitale Steuerung des Sinusmotor-Servoantriebs nutzen. Die Entwicklung von AC-Servoantrieben im Getriebebereich ver\u00e4ndert sich st\u00e4ndig.<\/p>\n<p>Die Hauptvorteile eines Permanentmagnet-AC-Servomotors gegen\u00fcber einem Gleichstrom-Servomotor sind: (1) Der Motor ben\u00f6tigt weder B\u00fcrsten noch Kommutator und arbeitet daher zuverl\u00e4ssig und wartungsarm. (2) Die W\u00e4rmeableitung der Statorwicklung ist einfacher. (3) Die geringe Tr\u00e4gheit erm\u00f6glicht eine einfache Verbesserung der Schnelligkeit der Balgkupplung. (4) Die Motorleistung ist f\u00fcr hohe Drehzahlen und hohe Drehmomente geeignet. (5) Bei gleicher Leistung geringeres Volumen und Gewicht.<\/p>\n<h2>Servo- und Schrittmotor<\/h2>\n<p>Servomotoren basieren haupts\u00e4chlich auf Impulsen zur Positionierung. Im Prinzip l\u00e4sst sich das so verstehen: Der Servomotor empf\u00e4ngt einen Impuls und dreht sich entsprechend dem Winkel um einen Impuls, um eine Verschiebung zu erzielen. Da der Servomotor selbst Impulse aussendet, sendet er f\u00fcr jeden Drehwinkel eine entsprechende Anzahl von Impulsen aus. Dadurch bildet der Servomotor, der Impulse empf\u00e4ngt, ein Echo oder einen geschlossenen Regelkreis. Das System erkennt so, wie viele Impulse gleichzeitig an den Servomotor gesendet und wie viele Impulse empfangen wurden. Dadurch kann die Drehung des Motors hochpr\u00e4zise gesteuert und eine pr\u00e4zise Positionierung von bis zu 0,001 mm erreicht werden.<\/p>\n<p>Schrittmotoren sind diskrete Bewegungselemente, die eine wesentliche Verbindung zur modernen digitalen Steuerungstechnik aufweisen. In modernen digitalen Steuerungssystemen sind Schrittmotoren weit verbreitet. Mit dem Aufkommen volldigitaler AC-Servosysteme finden auch AC-Servomotoren zunehmend Eingang in digitale Steuerungssysteme. Um dem Trend zur digitalen Steuerung gerecht zu werden, verwenden die meisten Motion-Control-Systeme Schrittmotoren oder volldigitale AC-Servomotoren als Antriebsmotoren. Obwohl sich beide in der Steuerungsart (Impulsfolge und Richtungssignal) und der flexiblen Kopplung \u00e4hneln, gibt es erhebliche Unterschiede in Leistung und Anwendungsgebieten. Ein Vergleich der beiden Leistungsklassen.<\/p>\n<h2>Zun\u00e4chst einmal die unterschiedliche Regelgenauigkeit.<\/h2>\n<p>Zweiphasige Hybrid-Schrittmotoren haben in der Regel einen Schrittwinkel von 3,6\u00b0 bzw. 1,8\u00b0, f\u00fcnfphasige Hybrid-Schrittmotoren hingegen von 0,72\u00b0 bzw. 0,36\u00b0. Es gibt auch einige Hochleistungs-Schrittmotoren mit noch kleineren Schrittwinkeln. Beispielsweise betr\u00e4gt der Schrittwinkel eines Schrittmotors f\u00fcr langsam laufende Werkzeugmaschinen von SCT 0,09\u00b0. Das deutsche Unternehmen BERGER LAHR (BERGER LAHR) hat einen dreiphasigen Hybrid-Schrittmotor entwickelt, dessen Schrittwinkel auf 1,8\u00b0, 0,9\u00b0, 0,72\u00b0, 0,36\u00b0, 0,18\u00b0, 0,09\u00b0, 0,072\u00b0 und 0,036\u00b0 eingestellt werden kann und mit dem Schrittwinkel von zwei- und f\u00fcnfphasigen Hybrid-Schrittmotoren kompatibel ist.<\/p>\n<p>Die Regelgenauigkeit des AC-Servomotors wird durch den Drehgeber an der R\u00fcckseite der Motorwelle gew\u00e4hrleistet. Bei einem volldigitalen AC-Servomotor von Panasonic betr\u00e4gt beispielsweise das Impuls\u00e4quivalent 360\u00b0\/10000 = 0,036\u00b0 f\u00fcr einen Motor mit einem Standard-2500-Zeilen-Encoder aufgrund der im Antrieb verwendeten Vierfachfrequenztechnologie. Bei einem Motor mit 17-Bit-Encoder erh\u00e4lt der Antrieb pro Motorumdrehung 217=131072 Impulse, d.h. sein Impuls\u00e4quivalent betr\u00e4gt 360\u00b0\/131072=9,89 Sekunden. Der Schrittwinkel von 1,8\u00b0 des Schrittmotors betr\u00e4gt 1\/655 Impuls\u00e4quivalent.<\/p>\n<h2>Zweitens sind die Niederfrequenzeigenschaften unterschiedlich.<\/h2>\n<p>Schrittmotoren neigen bei niedrigen Drehzahlen zu niederfrequenten Schwingungen. Abh\u00e4ngig von der Schwingfrequenz, den Lastbedingungen und der Antriebsleistung wird allgemein angenommen, dass die Schwingfrequenz die H\u00e4lfte der Leerlauffrequenz des Motors betr\u00e4gt. Dieses durch das Funktionsprinzip des Schrittmotors bedingte niederfrequente Schwingungsph\u00e4nomen beeintr\u00e4chtigt den normalen Betrieb der Maschine erheblich. Bei niedrigen Drehzahlen von Schrittmotoren sollten grunds\u00e4tzlich D\u00e4mpfungsma\u00dfnahmen eingesetzt werden, um niederfrequente Schwingungen zu vermeiden, z. B. durch den Einbau von D\u00e4mpfern am Motor oder eine Unterteilungstechnologie am Antrieb. Abh\u00e4ngig von der Schwingfrequenz, den Lastbedingungen und der Antriebsleistung wird allgemein angenommen, dass die Schwingfrequenz die H\u00e4lfte der Leerlauffrequenz des Motors betr\u00e4gt. Dieses durch das Funktionsprinzip des Schrittmotors bedingte niederfrequente Schwingungsph\u00e4nomen beeintr\u00e4chtigt den normalen Betrieb der Maschine erheblich. Bei niedrigen Drehzahlen von Schrittmotoren sollte grunds\u00e4tzlich eine D\u00e4mpfungstechnik eingesetzt werden, um niederfrequente Vibrationen zu kompensieren, z. B. durch den Einbau von D\u00e4mpfern am Motor oder eine Unterteilungstechnik am Antrieb.<\/p>\n<p>AC-Servomotoren arbeiten mit einer sehr sanften Membrankupplung, sodass selbst bei niedrigen Drehzahlen keine Vibrationen auftreten. Das AC-Servosystem verf\u00fcgt \u00fcber eine Resonanzunterdr\u00fcckungsfunktion, die die mangelnde mechanische Steifigkeit kompensieren kann. Die interne Frequenzaufl\u00f6sungsfunktion (FFT) erkennt den Resonanzpunkt der Maschine und erleichtert die Systemanpassung.<\/p>\n<h2>Drittens unterscheiden sich die Moment-Frequenz-Kennlinien.<\/h2>\n<p>Das Ausgangsdrehmoment eines Schrittmotors nimmt mit zunehmender Drehzahl ab und f\u00e4llt bei h\u00f6heren Drehzahlen stark ab. Die maximale Betriebsdrehzahl liegt daher in der Regel bei 300\u2013600 U\/min. AC-Servomotoren haben ein konstantes Drehmoment, d. h. innerhalb ihrer Nenndrehzahl (in der Regel 2000\u20133000 U\/min) k\u00f6nnen sie das Nenndrehmoment abgeben, oberhalb der Nenndrehzahl ist die Leistung konstant.<\/p>\n<h2>Viertens: Die \u00dcberlastf\u00e4higkeit ist unterschiedlich.<\/h2>\n<p>Schrittmotoren sind in der Regel nicht \u00fcberlastf\u00e4hig. AC-Servomotoren hingegen sind stark \u00fcberlastf\u00e4hig. Ein AC-Servosystem von Panasonic beispielsweise verf\u00fcgt \u00fcber Drehzahl- und Drehmoment\u00fcberlastf\u00e4higkeit. Sein maximales Drehmoment betr\u00e4gt das Dreifache des Nenndrehmoments und kann so das Tr\u00e4gheitsmoment der Tr\u00e4gheitslast beim Anlauf \u00fcberwinden. Da Schrittmotoren keine solche \u00dcberlastf\u00e4higkeit aufweisen, muss zur \u00dcberwindung dieses Tr\u00e4gheitsmoments oft ein Motor mit h\u00f6herem Drehmoment gew\u00e4hlt werden. Da die Maschine im Normalbetrieb kein so hohes Drehmoment ben\u00f6tigt, kommt es zu Drehmomentverlusten.<\/p>\n<h2>F\u00fcnftens: Die Betriebsleistung ist unterschiedlich.<\/h2>\n<p>Schrittmotorsteuerungen mit offenem Regelkreis: Eine zu hohe Startfrequenz oder eine zu gro\u00dfe Last f\u00fchren zu Schrittverlusten oder Blockierungen. Eine zu hohe Stoppgeschwindigkeit f\u00fchrt zu \u00dcberschwingern. Um die Regelgenauigkeit zu gew\u00e4hrleisten, muss daher das Problem des Drehzahlanstiegs und -abfalls ber\u00fccksichtigt werden. Bei AC-Servoantriebssystemen f\u00fcr geschlossene Regelkreise kann der Treiber das R\u00fcckmeldesignal des Motorgebers sowie den internen Positions- und Drehzahlregelkreis direkt abfragen. Dadurch treten im Schrittmotor in der Regel keine Schrittverluste oder \u00dcberschwinger auf, und die Regelungsleistung ist zuverl\u00e4ssiger.<\/p>\n<h2>Sechs, das Drehzahlverhalten ist unterschiedlich:<\/h2>\n<p>Schrittmotoren ben\u00f6tigen 200 bis 400 Millisekunden, um vom Stillstand auf die Betriebsdrehzahl (in der Regel einige hundert Umdrehungen pro Minute) zu beschleunigen. AC-Servosysteme bieten eine bessere Beschleunigungsleistung. Ein Panasonic MSMA 400W AC-Servomotor beispielsweise beschleunigt vom Stillstand auf die Nenndrehzahl von 3000 U\/min in nur wenigen Millisekunden und eignet sich f\u00fcr die Steuerung schneller Start-Stopp-Situationen.<\/p>\n<p>Zusammenfassend sind AC-Servosysteme Schrittmotoren in vielen Leistungsaspekten \u00fcberlegen. Schrittmotoren werden jedoch h\u00e4ufig als Stellmotoren in weniger anspruchsvollen Situationen eingesetzt. Daher m\u00fcssen bei der Entwicklung des Steuerungssystems die Steuerungsanforderungen, die Kosten und weitere Faktoren ber\u00fccksichtigt werden, um den geeigneten Steuermotor auszuw\u00e4hlen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Der Rotor im Servomotor ist ein Permanentmagnet. Der vom Antrieb gesteuerte U\/V\/W-Dreiphasenstrom erzeugt ein elektromagnetisches Feld, unter dessen Einfluss sich der Rotor dreht. Der mitgelieferte Encoder gibt Signale an den Antrieb zur\u00fcck, der den Rotordrehwinkel entsprechend dem R\u00fcckkopplungswert im Vergleich zum Sollwert anpasst. Die Genauigkeit des Servomotors wird durch die Genauigkeit des Encoders (Anzahl der Striche) bestimmt. Was ist ein Servomotor? Welche Typen gibt es? Welche Leistungsmerkmale bietet er? A: Servomotoren, auch Stellmotoren genannt, dienen als Stellglied in automatischen Steuerungssystemen, um das empfangene elektrische Signal in eine Winkelverschiebung oder Winkelgeschwindigkeit an der Motorwelle umzuwandeln. Man unterscheidet zwischen Gleichstrom- und Wechselstrom-Servomotoren. Ihr Hauptmerkmal ist, dass bei Nullspannung keine Eigenrotation auftritt und die Drehzahl mit zunehmendem Drehmoment gleichm\u00e4\u00dfig abnimmt. Worin besteht der Funktionsunterschied zwischen einem AC-Servomotor und einem b\u00fcrstenlosen DC-Servomotor? A: AC-Servomotoren sind besser, da sie \u00fcber eine sinusf\u00f6rmige Kugelumlaufspindel mit geringer Drehmomentschwankung verf\u00fcgen. DC-Servomotoren hingegen haben eine trapezf\u00f6rmige Welle. DC-Servomotoren sind jedoch einfacher und g\u00fcnstiger. Permanentmagnet-AC-Servomotoren: Seit den 1980er Jahren hat sich die Technologie der Permanentmagnet-AC-Servoantriebe mit der Entwicklung von integrierten Schaltkreisen, Leistungselektronik und AC-Drehzahlreglern stark weiterentwickelt. Namhafte Elektrohersteller in verschiedenen L\u00e4ndern haben eigene AC-Servomotoren und Servoantriebe auf den Markt gebracht und entwickeln diese kontinuierlich weiter. AC-Servosysteme haben sich zur wichtigsten Entwicklungsrichtung moderner Hochleistungs-Servosysteme entwickelt, sodass die urspr\u00fcnglichen DC-Servomotoren kurz vor der Abl\u00f6sung stehen. In den 1990er Jahren wurden AC-Servosysteme weltweit kommerzialisiert, die eine volldigitale Steuerung des Sinusmotor-Servoantriebs nutzen. Die Entwicklung von AC-Servoantrieben im Getriebebereich ver\u00e4ndert sich st\u00e4ndig. Die Hauptvorteile eines Permanentmagnet-AC-Servomotors gegen\u00fcber einem Gleichstrom-Servomotor sind: (1) Der Motor ben\u00f6tigt weder B\u00fcrsten noch Kommutator und arbeitet daher zuverl\u00e4ssig und wartungsarm. (2) Die W\u00e4rmeableitung der Statorwicklung ist einfacher. (3) Die geringe Tr\u00e4gheit erm\u00f6glicht eine einfache Verbesserung der Schnelligkeit der Balgkupplung. (4) Die Motorleistung ist f\u00fcr hohe Drehzahlen und hohe Drehmomente geeignet. (5) Bei gleicher Leistung geringeres Volumen und Gewicht. Servo- und Schrittmotor Servomotoren basieren haupts\u00e4chlich auf Impulsen zur Positionierung. Im Prinzip l\u00e4sst sich das so verstehen: Der Servomotor empf\u00e4ngt einen Impuls und dreht sich entsprechend dem Winkel um einen Impuls, um eine Verschiebung zu erzielen. Da der Servomotor selbst Impulse aussendet, sendet er f\u00fcr jeden Drehwinkel eine entsprechende Anzahl von Impulsen aus. Dadurch bildet der Servomotor, der Impulse empf\u00e4ngt, ein Echo oder einen geschlossenen Regelkreis. Das System erkennt so, wie viele Impulse gleichzeitig an den Servomotor gesendet und wie viele Impulse empfangen wurden. Dadurch kann die Drehung des Motors hochpr\u00e4zise gesteuert und eine pr\u00e4zise Positionierung von bis zu 0,001 mm erreicht werden. Schrittmotoren sind diskrete Bewegungselemente, die eine wesentliche Verbindung zur modernen digitalen Steuerungstechnik aufweisen. In modernen digitalen Steuerungssystemen sind Schrittmotoren weit verbreitet. Mit dem Aufkommen volldigitaler AC-Servosysteme finden auch AC-Servomotoren zunehmend Eingang in digitale Steuerungssysteme. Um dem Trend zur digitalen Steuerung gerecht zu werden, verwenden die meisten Motion-Control-Systeme Schrittmotoren oder volldigitale AC-Servomotoren als Antriebsmotoren. Obwohl sich beide in der Steuerungsart (Impulsfolge und Richtungssignal) und der flexiblen Kopplung \u00e4hneln, gibt es erhebliche Unterschiede in Leistung und Anwendungsgebieten. Ein Vergleich der beiden Leistungsklassen. Zun\u00e4chst einmal die unterschiedliche Regelgenauigkeit. Zweiphasige Hybrid-Schrittmotoren haben in der Regel einen Schrittwinkel von 3,6\u00b0 bzw. 1,8\u00b0, f\u00fcnfphasige Hybrid-Schrittmotoren hingegen von 0,72\u00b0 bzw. 0,36\u00b0. Es gibt auch einige Hochleistungs-Schrittmotoren mit noch kleineren Schrittwinkeln. Beispielsweise betr\u00e4gt der Schrittwinkel eines Schrittmotors f\u00fcr langsam laufende Werkzeugmaschinen von SCT 0,09\u00b0. 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Der Schrittwinkel von 1,8\u00b0 des Schrittmotors betr\u00e4gt 1\/655 Impuls\u00e4quivalent. Zweitens sind die Niederfrequenzeigenschaften unterschiedlich. Schrittmotoren neigen bei niedrigen Drehzahlen zu niederfrequenten Schwingungen. Abh\u00e4ngig von der Schwingfrequenz, den Lastbedingungen und der Antriebsleistung wird allgemein angenommen, dass die Schwingfrequenz die H\u00e4lfte der Leerlauffrequenz des Motors betr\u00e4gt. Dieses durch das Funktionsprinzip des Schrittmotors bedingte niederfrequente Schwingungsph\u00e4nomen beeintr\u00e4chtigt den normalen Betrieb der Maschine erheblich. Bei niedrigen Drehzahlen von Schrittmotoren sollten grunds\u00e4tzlich D\u00e4mpfungsma\u00dfnahmen eingesetzt werden, um niederfrequente Schwingungen zu vermeiden, z. B. durch den Einbau von D\u00e4mpfern am Motor oder eine Unterteilungstechnologie am Antrieb. Abh\u00e4ngig von der Schwingfrequenz, den Lastbedingungen und der Antriebsleistung wird allgemein angenommen, dass die Schwingfrequenz die H\u00e4lfte der Leerlauffrequenz des Motors betr\u00e4gt. Dieses durch das Funktionsprinzip des Schrittmotors bedingte niederfrequente Schwingungsph\u00e4nomen beeintr\u00e4chtigt den normalen Betrieb der Maschine erheblich. Bei niedrigen Drehzahlen von Schrittmotoren sollte grunds\u00e4tzlich eine D\u00e4mpfungstechnik eingesetzt werden, um niederfrequente Vibrationen zu kompensieren, z. B. durch den Einbau von D\u00e4mpfern am Motor oder eine Unterteilungstechnik am Antrieb. AC-Servomotoren arbeiten mit einer sehr sanften Membrankupplung, sodass selbst bei niedrigen Drehzahlen keine Vibrationen auftreten. Das AC-Servosystem verf\u00fcgt \u00fcber eine Resonanzunterdr\u00fcckungsfunktion, die die mangelnde mechanische Steifigkeit kompensieren kann. Die interne Frequenzaufl\u00f6sungsfunktion (FFT) erkennt den Resonanzpunkt der Maschine und erleichtert die Systemanpassung. Drittens unterscheiden sich die Moment-Frequenz-Kennlinien. Das Ausgangsdrehmoment eines Schrittmotors nimmt mit zunehmender Drehzahl ab und f\u00e4llt bei h\u00f6heren Drehzahlen stark ab. Die maximale Betriebsdrehzahl liegt daher in der Regel bei 300\u2013600 U\/min. AC-Servomotoren haben ein konstantes Drehmoment, d. h. innerhalb ihrer Nenndrehzahl (in der Regel 2000\u20133000 U\/min) k\u00f6nnen sie das Nenndrehmoment abgeben, oberhalb der Nenndrehzahl ist die Leistung konstant. Viertens: Die \u00dcberlastf\u00e4higkeit ist unterschiedlich. Schrittmotoren sind in der Regel nicht \u00fcberlastf\u00e4hig. AC-Servomotoren hingegen sind stark \u00fcberlastf\u00e4hig. Ein AC-Servosystem von Panasonic beispielsweise verf\u00fcgt \u00fcber Drehzahl- und Drehmoment\u00fcberlastf\u00e4higkeit. 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