Unipolar und bipolar sind die beiden Antriebsschaltungen, die üblicherweise in bipolaren Schrittmotoren verwendet werden. Die unipolare Antriebsschaltung verwendet vier Transistoren, um zwei Phasensätze des Schrittmotors anzutreiben. Die Statorwicklungsstruktur des Motors enthält zwei Spulensätze mit einer Mittelanzapfung (die Mittelanzapfung der Wechselstromspule ist O und die Mittelanzapfung ist BD). Spule ist M). Der gesamte Motor verfügt über insgesamt sechs Leitungen, die mit der Außenwelt verbunden sind. Der AC-Anschluss kann nicht gleichzeitig mit Strom versorgt werden (dasselbe gilt für den BD-Anschluss), da sich sonst die von den beiden Spulen an den Magnetpolen erzeugten Magnetflüsse gegenseitig aufheben und nur der Kupferverlust der Spulen entsteht. Da er tatsächlich nur zwei Phasen hat (die AC-Wicklung ist eine Phase und die BD-Wicklung ist eine Phase), sollte der korrekte Begriff ein zweiphasiger Sechsleiter-Schrittmotor sein.
Die bipolare Treiberschaltung verwendet acht Transistoren, um zwei Phasensätze anzusteuern. Die Spulen der Statormagnetpole sind Einzelspulenwicklungen, und die Vorwärts- und Rückwärtsrichtung der Magnetpole wird durch Umschalten der Stromrichtungen der Spule AC und der Spule BD umgeschaltet. In den frühen Stadien der Entwicklung von Schrittmotoren wurden aufgrund der Kosten für Transistor-Halbleiterkomponenten in einem bestimmten Bereich unipolare Schrittmotoren verwendet, da in ihren Steuerschaltungen nur eine geringe Anzahl von Transistoren verwendet wurde. Mit der rasanten Entwicklung von Halbleitern Materialien in den 1950er und 1960er Jahren. Mit der Entwicklung wurden die Kosten von Transistoren stark gesenkt und der Einsatz bipolarer Schrittmotoren hat aufgrund ihrer Leistungsvorteile dramatisch zugenommen.
Es gibt zwei Wickelmethoden: unipolar und bipolar. Bei gleichem Drahtdurchmesser beträgt die Windungszahl der unipolaren Spule N und der Widerstand R. Die Windungszahl der bipolaren Spule beträgt 2N und der Spulenwiderstand 2R.
Vergleich der Betriebseffizienz von unipolaren und bipolaren Antriebsschaltungen bei niedrigen Geschwindigkeiten in Antriebsschaltungen mit konstanter Spannung. Das Produkt aus Strom und Anzahl der Spulenwindungen nennt man Amperewindungen und ist proportional zum Drehmoment. Sind die beiden Drehzahlen gleich, ist die Ausgangsleistung proportional zu den Amperewindungen. Ebenso beträgt der bipolare Strom V/2R, die Anzahl der Windungen beträgt ebenfalls 2N und das Produktergebnis ist das gleiche wie beim unipolaren VN/R. Beim Vergleich zwischen unipolarem und bipolarem Antrieb mit konstanter Eingangsspannung, wie in der folgenden Tabelle dargestellt, beträgt der Strom eines bipolaren Schrittmotors nur die Hälfte des Stroms eines unipolaren Schrittmotors und der Wirkungsgrad bei niedriger Drehzahl ist doppelt so hoch das eines unipolaren Schrittmotors.
Berechnungsformel für unipolare Schrittmotoren:
Amperewindungen: U1=V*N/R
Eingangsleistung: W1=V²/R
Effizienz: η=U1/W1=N/V
Berechnungsformel für bipolare Schrittmotoren:
Amperewindungen: U2=V*2N/2R=V*N/R
Eingangsleistung: W2=(V/2R)²*2R=V²/2R
Effizienz: η=U2/W2=2N/V
Hinweis: V ist die angelegte Spannung; R ist der Motorspulenwiderstand; N ist die Anzahl der unipolaren Windungen
Daher sollten bipolare Motoren und Antriebe verwendet werden, wenn Miniaturisierungs- oder Niedriggeschwindigkeitsanwendungen ein großes Drehmoment erfordern. Da der bipolare Motor bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen mehr Windungen hat, wird die Induktivität größer und die elektromotorische Gegenkraft nimmt zu, was den Strom bei hoher Geschwindigkeit und damit das Drehmoment verringert. Der unipolare Antrieb ist für die Anwendung besser geeignet.