Structure et principe de fonctionnement des moteurs pas à pas à aimant permanent

Les moteurs pas à pas à aimant permanent sont des dispositifs compatibles et très efficaces qui ont de nombreuses utilisations. Le rotor étant constitué d'aimants permanents, il ne nécessite aucune excitation externe, ce qui le rend courant dans des applications telles que les jouets et les petits moteurs.

En termes de conception, l'angle de pas pour chaque rotation peut être facilement défini, ce qui fait que les moteurs pas à pas à aimants permanents sont souvent utilisés dans des applications de précision telles que les instruments médicaux et les structures aérospatiales. En outre, en raison de leur petite taille, ils présentent des caractéristiques avantageuses telles qu'une grande mobilité et une grande facilité d'utilisation.

Concept de base

Un moteur pas à pas à aimant permanent est un dispositif de conversion d'énergie électromécanique, ce qui signifie qu'il convertit l'énergie électrique en énergie mécanique. Dans un moteur pas à pas classique, les champs magnétiques du rotor et du stator sont tous deux excités, de sorte que l'interaction du champ magnétique du rotor et du champ magnétique du stator produit un couple. Dans un moteur pas à pas à aimant permanent, les bobines du rotor ne sont pas excitées.

les bobines du rotor ne sont pas excitées et des aimants permanents sont utilisés. Comme il n'y a pas d'excitation du rotor, la perte d'énergie est également réduite.

Structure du moteur pas à pas à aimant permanent

Le moteur pas à pas est constitué de deux parties principales. La partie fixe est également appelée stator.

Dans le stator, les pôles du stator sont placés de telle sorte que, lorsqu'ils sont excités par un enroulement comme indiqué sur la figure, chaque pôle du stator forme un pôle magnétique. Dans le cas d'un moteur bipolaire, les pôles opposés sont excités par un enroulement commun en série, de sorte qu'il y a des pôles magnétiques nord et sud opposés pour chacun d'eux.

De même, les deux autres paires de pôles sont excitées en un cycle par des enroulements en série, de sorte qu'elles forment également une paire de pôles. Le rotor est constitué d'aimants permanents et il existe de nombreux matériaux, tels que la céramique, qui peuvent être utilisés comme aimants permanents. Les aimants du rotor sont reliés à un arbre externe, fournissant ainsi une sortie mécanique pendant la rotation.

Principe de fonctionnement des moteurs pas à pas à aimant permanent

Le fonctionnement d'un moteur pas à pas à aimant permanent peut être expliqué de la manière suivante

Mode de fonctionnement 1

Mode 1 - Dans ce mode, la phase A des pôles du stator est excitée avec l'enroulement en série pour former deux paires de pôles. Il est important de noter que dans ce mode, la phase B n'est pas du tout excitée. Lorsque la phase A est excitée, elle forme les pôles nord et sud. À ce stade, les pôles du rotor sont attirés par les pôles du stator.

Mode 2 - Dans ce mode, la phase B des pôles du stator est excitée avec l'enroulement en série pour former deux paires de pôles. Il est important de noter que dans ce mode, la phase A n'est pas excitée du tout. Lorsque la phase B est excitée, elle forme les pôles nord et sud. À ce stade, les pôles du rotor sont attirés par les pôles du stator. Le rotor tourne alors dans le sens des aiguilles d'une montre par rapport au mode 1.

Mode de fonctionnement 2

Mode 3 - Dans ce mode également, la phase A du pôle du stator est excitée par l'enroulement en série pour former deux paires de pôles. Il est important de noter que dans ce mode, la phase B n'est pas du tout excitée. Lorsque la phase A est excitée, elle forme les pôles nord et sud. À ce stade, les pôles du rotor sont attirés par les pôles du stator. Cela entraîne la rotation du rotor dans le sens des aiguilles d'une montre à partir du mode 2.

Mode 4 - Dans ce mode également, la phase B du pôle du stator est excitée par l'enroulement en série pour former deux paires de pôles. Il est important de noter que dans ce mode, la phase A n'est pas du tout excitée. Lorsque la phase B est excitée, elle forme les pôles nord et sud. À ce stade, les pôles du rotor sont attirés par les pôles du stator. Le rotor tourne alors dans le sens des aiguilles d'une montre à partir du mode 3.

De cette manière, le rotor effectue un tour complet du mode 1 au mode 4.

Avantages et inconvénients des moteurs pas à pas

Les avantages d'un moteur pas à pas à aimant permanent sont les suivants

Il est compact et de petite taille et peut donc être utilisé dans de nombreuses applications.

Faibles pertes en raison de l'absence d'excitation externe.

Moins d'entretien car il n'y a pas d'excitation externe.

Des circuits externes peuvent être connectés pour contrôler la vitesse du moteur.

Des capteurs peuvent être utilisés pour localiser les enroulements du rotor.

Peut fonctionner sur une large gamme de vitesses et de couples.

Contrôle précis.

Les inconvénients des moteurs pas à pas à aimant permanent sont les suivants

En raison des limites des aimants permanents, ils ne peuvent pas être utilisés pour des applications à haute puissance.

Le couple produit est limité.

La durée de vie des aimants permanents est limitée.