Motor Híbrido Passo a Passo

Significado e Funcionamento do Motor Passo a Passo Híbrido

O termo "Híbrido" denota uma combinação ou mistura. Um Motor Passo a Passo Híbrido integra as características tanto do Motor Passo a Passo de Relutância Variável quanto do Motor Passo a Passo de Ímã Permanente. No núcleo do rotor, um ímã permanente axial é incorporado. Este ímã é magnetizado para gerar um par de polos, nomeadamente os polos Norte (N) e Sul (S), conforme ilustrado na figura abaixo：

Tampas são instaladas em ambas as extremidades do ímã axial. Essas tampas apresentam um número igual de dentes que são magnetizados pelo ímã. A vista transversal das duas tampas do rotor é apresentada abaixo:

O estator está equipado com 8 polos, cada um tendo uma bobina e S número de dentes. Ao todo, há 40 dentes no estator. Cada tampa do rotor tem 50 dentes. Dado que o número de dentes no estator e no rotor é de 40 e 50, respectivamente, o ângulo de passo pode ser expresso da seguinte forma:

Mecânica Operacional

Em um motor passo a passo híbrido, os dentes do rotor inicialmente se alinham perfeitamente com os do estator. No entanto, os dentes das duas tampas do rotor estão deslocados um do outro por metade do comprimento do polo. Devido à magnetização axial do ímã permanente central, os dentes da tampa da extremidade esquerda são magnetizados como polos sul, enquanto aqueles da tampa da extremidade direita adquirem polaridade de polo norte.

Os polos do estator do motor são configurados em pares para excitação elétrica. Especificamente, as bobinas nos polos 1, 3, 5 e 7 são conectadas em série para formar a fase A, enquanto as bobinas nos polos 2, 4, 6 e 8 são ligadas em série para constituir a fase B. Quando a fase A é energizada com uma corrente positiva, os polos do estator 1 e 5 se tornam polos sul, e os polos 3 e 7 se transformam em polos norte.

A rotação do motor é controlada precisamente através de uma sequência específica de energização de fases. Quando a fase A é desenergizada e a fase B é ativada, o rotor gira por um ângulo completo de 1,8° no sentido anti-horário. Inverter o fluxo de corrente para a fase A (energizando-a negativamente) faz com que o rotor avance mais 1,8° no mesmo sentido anti-horário. Para rotação contínua, a fase B deve então ser energizada negativamente. Assim, para alcançar a rotação no sentido anti-horário, as fases são energizadas na sequência: +A, +B, -A, -B, +B, +A, e assim por diante. Por outro lado, a rotação no sentido horário é alcançada seguindo a sequência +A, -B, +B, +A, e repetindo este ciclo.

Principais Vantagens

Uma das características mais notáveis do motor passo a passo híbrido é sua capacidade de manter sua posição mesmo quando a energia é removida. Este fenômeno ocorre porque o ímã permanente gera um torque de detenção, que mantém o rotor no lugar. Outras vantagens significativas incluem:

• Resolução Fina: Seu menor comprimento de passo permite posicionamento altamente preciso, tornando-o adequado para aplicações que exigem acurácia.

• Alto Torque de Saída: O motor pode gerar torque substancial, permitindo que ele dirija cargas pesadas efetivamente.

• Estabilidade com Desligamento de Energia: Mesmo com as bobinas desenergizadas, o torque de detenção garante que o rotor permaneça estacionário.

• Eficiência Ótima em Baixas Velocidades: Opera com alta eficiência em velocidades mais baixas, ideal para aplicações onde o movimento lento e controlado é necessário.

• Operação Suave: Uma taxa de passo menor contribui para um movimento mais suave, reduzindo vibrações e ruído.

Limitações

Apesar de suas muitas vantagens, o motor passo a passo híbrido possui várias desvantagens:

• Inércia Maior: O design do motor resulta em inércia aumentada, o que pode retardar a aceleração e limitar sua resposta a mudanças rápidas nos comandos de movimento.

• Peso Maior: A presença do ímã do rotor adiciona à massa total do motor, o que pode representar desafios em aplicações sensíveis ao peso.

• Sensibilidade Magnética: Quaisquer flutuações na força magnética do ímã permanente podem impactar significativamente o desempenho do motor, levando a operação inconsistente.

• Considerações de Custo: Comparado aos motores de relutância variável, os motores passo a passo híbridos geralmente vêm com um preço mais alto, o que pode aumentar o custo total dos projetos que os utilizam.

Em resumo, o motor passo a passo híbrido oferece uma combinação única de vantagens e limitações. Compreender essas características é essencial para selecionar o motor mais apropriado para aplicações específicas nos campos de automação, robótica e controle de precisão.