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Verfolgen Sie die Schritte des ersten Industrieschrittmotors

12 Feb 2016
Paul Coughlin

Wer der Schöpfer des Schrittmotors ist, oder zumindest des industriellen 1,8°-Motors, den wir heute kennen, war im Laufe der Jahre immer wieder Gegenstand von Diskussionen.

Die beiden entscheidenden, an seiner Entwicklung beteiligten, Unternehmen waren Superior Electric, ursprünglich in Bristol (Connecticut) beheimatet, und Sigma Instruments, das ursprünglich aus Braintree (Massachusetts) stammte.

Auch wenn der von Superior Electric entwickelte Motor zuerst da war, scheint Sigma Instruments der wirkliche Innovator gewesen zu sein.

1952 entwickelte General Electric einen Schrittmotor, der für die Verwendung mit den Stelltransformatoren und Rheostaten von Superior Electric vorgesehen war. General Electric verkaufte die Motoren ursprünglich an Superior, das sie dann mit Rheostaten (Regelwiderstand/Widerstandsregler) versah und als Komplettsystem an GE zurückverkaufte.

General Electric verkaufte das Schrittmotor-Design an Superior Electric. In den 1960er Jahren verbesserten sie das Design und stellten 1970 die Hybrid-Schrittmotoren der Baureihe M vor, die unter dem Namen Slo-Syn vermarktet wurden.

1952 brachte Sigma Instruments jedoch den Schrittmotor Cyclonome auf den Markt, der praktisch als erster Schrittmotor mit Zweileitertechnik gilt. Leider sollte es noch Jahre dauern, ehe die Entwicklung der IC-Elektronik diesem eine breite Palette von Anwendungsmöglichkeiten bescherte.

Die Cyclonome-Schrittmotoren der Baureihe 9 waren einphasige, unidirektionale Schrittmotoren mit Schrittwinkeln von 15° (24 Schritte/Umdrehung) und 18° (20 Schritte/Umdrehung). Ihre Drehmomentbereiche lagen zwischen 7 und 85 mNm.

Schrittmotoren der Baureihe Cyclonome 9
Schrittmotoren der Baureihe Cyclonome 9

Kurz darauf brachte Sigma die Wechselstrom-Synchronmotoren der Baureihe 18 auf den Markt. Dies waren bidirektionale 2-phasige Permanentmagnetmotoren mit Drehzahlen von 360, 450, 600 und 900 U/min bei 120 Vac mit 60 Hz. Ihre Drehmomentbereiche lagen zwischen 4 und 77 mNm.

AC-Synchronmotoren der Baureihe 18
AC-Synchronmotoren der Baureihe 18

1969 stellte Sigma den Schrittmotor der Baureihe 20 mit massiven geräumten Rotorsegmenten vor, der dem typischen 1,8°-Schrittmotor (200 Schritte/Umdrehung), den wir heute kennen, deutlich näher kommt.
Kurz darauf wurde der Motor der Baureihe 21 mit laminierten Rotorsegmenten eingeführt. Die laminierten Rotorsegmente ermöglichten hohe Drehzahlen bei niedrigeren Temperaturen, sodass der Motor der Baureihe 21 als Hochleistungsmotor bekannt wurde.

Mit der Entwicklung des optimierten Schrittmotors gelang Sigma 1984 ein riesiger Sprung nach vorn. Bei dieser revolutionären Konstruktion brachten wir Magneten innerhalb der Statorzähne an. Hierdurch konnten wir das magnetische Feld konzentrieren und bis zu 50 % mehr Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen erreichen. Dieser Motor kam als Baureihe 802 auf den Markt.

Die optimierten Motoren mit Sigmax Technology
Die optimierten Motoren mit Sigmax Technology

Zwischenzeitlich präsentierte Sigma bipolare Chopper-Endstufen mit patentierten Funktionen wie zum Beispiel der Resonanzunterdrückung im mittleren Drehzahlbereich und einer 4-Quadanten-Chopper-Schaltung, die die Vorteile der rezirkulierenden und der nicht rezirkulierenden Stromregelung in sich vereinte.

1987 wurde Sigma Instruments von Pacific Scientific übernommen, das seine aus Wechselstrom-Servomotoren und Permanentmagnet-Gleichstrommotoren bestehende Produktpalette um Schrittmotoren ergänzen wollte.
Seitdem haben die Motoren von Sigma Instruments eine Reihe weiterer Innovationen erlebt, darunter Powermax, Powerpac und die Schrittmotoren der CT-Baureihe. Davon soll jedoch bei einer anderen Gelegenheit erzählt werden.

Mittlerweile ist Kollmorgen Eigentümer und Hersteller des Originalmotors von Sigma Instruments und des 1,8°-Motors von Superior Electric. Im internen Kreis streite ich mich noch immer gern darüber, wer nun zuerst da war (nicht wahr, Sigma...) – aber als Team von Rivalen sind wir gemeinsam die Anbieter der besten Lösungen der Branche.

Noch ein letzter Fakt zu Sigma Instruments, Inc., über den zwischen mir und meinen Kollegen von Superior ausnahmsweise einmal keine Uneinigkeit besteht: Sigma ist der Erfinder des legendären Motorboots Boston Whaler! Na gut, nicht ganz, aber es gibt eine Verbindung: Im Zusammenhang mit den Schrittmotoren, die 1977 in Braintree (Massachusetts) hergestellt wurden, fertigte Sigma Instruments Netzteile, Halbleiter- und Reed-Relais, Nähmaschinen, Steuerungen für Außenbeleuchtungsanlagen und Kondensator-Schaltschütze. Die Steuerungen für Außenbeleuchtungsanlagen sowie die Kondensator-Schaltschütze wurden in einem Unternehmensbereich namens Fisher-Pierce produziert.

Und Dick Fisher von Fisher-Pierce erfand während seiner Zeit bei Sigma den Boston Whaler. Der Boston Whaler ist ein Boot mit flachem Glasfaserboden, das als praktisch unsinkbar galt. Es wurde von den Navy Seals in Vietnam eingesetzt und erlangte mit den beliebten Filmen und Fernsehserien der 1960er Jahre um den Delfin Flipper weltweite Bekanntheit.

Sigma 1977

Über den Autor

Paul Coughlin

Paul Coughlin - Author

Paul begann seine Karriere bei Sigma Instruments, Inc., einem der ersten Hersteller von Schrittmotoren. Im Laufe seiner Karriere arbeitete Paul für Pacific Scientific Motors & Controls und die zahlreichen von Danaher übernommenen Unternehmen, wie zum Beispiel Superior Electric, American Precision Industries (API), InMotion und Kollmorgen. In dieser Zeit war er unter anderem als Application Engineer, Produktspezialist für Schrittmotoren, internationaler Sales Engineer und Level 2 Systems Application Engineer tätig. Derzeit bekleidet er die Position des CS Systems Engineer Team Lead.

Paul hat an zahlreichen Antriebssystemen mitgewirkt. Doch noch immer macht es ihm Freude, an Schrittmotoren zu arbeiten und sich darüber auszutauschen. Wenn Sie etwas mit Paul besprechen möchten, kontaktieren Sie ihn hier: Paul Coughlin

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