Motor pas a pas híbrid
Significat i funcionament del motor pas a pas híbrid
El terme "híbrid" denota una combinació o mescla. Un Motor Pas a Pas Híbrid integra les característiques tant del Motor Pas a Pas de Reluctància Variable com del Motor Pas a Pas de Magnet Permanent. Al nucli del rotor, s'incorpora un magnet permanent axial. Aquest magnet està magnetitzat per generar un parell de pols, coneguts com a pol Nord (N) i pol Sud (S), tal com es mostra en la figura següent：
Es instal·len caps finals als dos extrems del magnet axial. Aquests caps finals tenen un nombre igual de dents que es magnetitzen pel magnet. La vista en secció transversal dels dos caps finals del rotor es presenta a continuació:
El stator està dotat de 8 pols, cadascun amb una bobina i S nombre de dents. En total, hi ha 40 dents al stator. Cada cap final del rotor té 50 dents. Atès que el nombre de dents al stator i al rotor són 40 i 50 respectivament, l'angle de pas es pot expressar de la següent manera:
Mecànica de funcionament
En un motor pas a pas híbrid, inicialment les dents del rotor s'alineen perfectament amb les del stator. Tanmateix, les dents dels dos caps finals del rotor estan desplaçades entre si per la meitat de la distància entre pols. Gràcies a la magnetització axial del magnet permanent central, les dents del cap final de l'esquerra són magnetitzades com a pols sud, mentre que les del cap final de la dreta adopten una polaritat de pol nord.
Els pols del stator del motor estan configurats en parelles per a l'excitació elèctrica. Específicament, les bobines dels pols 1, 3, 5 i 7 estan connectades en sèrie per formar la fase A, mentre que les bobines dels pols 2, 4, 6 i 8 estan enlazades en sèrie per constituir la fase B. Quan la fase A s'energitzada amb una corrent positiva, els pols 1 i 5 del stator es converteixen en pols sud, i els pols 3 i 7 es transformen en pols nord.
La rotació del motor es controla precisament mitjançant una seqüència específica d'energització de fases. Quan la fase A es desenergitzada i la fase B s'activa, el rotor gira un angle complet de 1,8° en sentit antihorari. Invertir el flux de corrent a la fase A (energitzar-la negativament) fa que el rotor avanci un addicional de 1,8° en el mateix sentit antihorari. Per a una rotació contínua, la fase B ha de ser energitzada negativament. Així, per aconseguir una rotació en sentit antihorari, les fases s'energitzan en la seqüència: +A, +B, -A, -B, +B, +A, i així successivament. Inversament, la rotació en sentit horari es consigueix seguint la seqüència +A, -B, +B, +A, i repetint aquest cicle.
Avantatges clau
Un dels avantatges més notables del motor pas a pas híbrid és la seva capacitat per mantenir la posició fins i tot quan no hi ha energia. Aquest fenomen ocorre perquè el magnet permanent genera un moment de detenció, que manté el rotor en lloc. Altres avantatges significatius inclouen:
Resolució fina: El seu menor llargària de pas permet una posicionament molt precís, el que el fa adequat per a aplicacions que requereixen exactitud.
Alta sortida de moment: El motor pot generar un moment substancial, permetent-li conduir càrregues pesades eficientment.
Estabilitat sense energia: Fins i tot amb les bobines desenergitzades, el moment de detenció assegura que el rotor romangui estacionari.
Eficiència òptima a baixa velocitat: Funciona amb alta eficiència a velocitats més baixes, ideal per a aplicacions on es necessita un moviment lent i controlat.
Funcionament suau: Una taxa de passos més baixa contribueix a un moviment més suau, reduint les vibracions i el soroll.
Limitacions
Malgrat els seus molts punts forts, el motor pas a pas híbrid té diversos inconvenients:
Inèrcia més elevada: El disseny del motor resulta en una inèrcia incrementada, que pot ralentir l'acceleració i limitar la seva respostabilitat a canvis ràpids en les ordres de moviment.
Pes més elevat: La presència del magnet del rotor afegeix massa al motor, el que pot suposar problemes en aplicacions sensibles al pes.
Sensibilitat magnètica: Qualsevol fluctuació en la força magnètica del magnet permanent pot impactar significativament el rendiment del motor, conduint a una operació inconsistente.
Consideracions de cost: En comparació amb els motors de reluctància variable, els motors pas a pas híbrids generalment tenen un preu més elevat, el que pot augmentar el cost total dels projectes que els utilitzen.
En resum, el motor pas a pas híbrid ofereix una combinació única d'avantatges i limitacions. Comprendre aquestes característiques és essencial per seleccionar el motor més adequat per a aplicacions específiques en els camps de l'automatització, la robòtica i el control de precisió.
