Trvale magnetický krokový motor

Stálý magnetický krokový motor má statorovou konstrukci, která se velmi podobá konstrukci jednosložkového motoru s proměnnou nechutí. Jeho rotor, válcovitého tvaru, je složen z pólových permanentních magnetů vyrobených z oceli s vysokou zbytkovou indukcí. Na statoru jsou soustředící vinutí umístěná na protilehlých pólích spojena v sérii, což vytváří dvoufázové vinutí.

Zarovnání rotorových pólů se statorovými zuby závisí na vzrušení vinutí. Například dva cívky AA’ jsou spojeny v sérii, aby tvořily vinutí pro fázi A. Podobně jsou dva cívky BB’ spojeny v sérii, aby vytvořily vinutí pro fázi B. Následující diagram znázorňuje 4/2-pólový stálý magnetický krokový motor, poskytující vizuální reprezentaci jeho strukturální a vinutí konfigurace.

V obrázku (a) proud teče od počátku do konce fáze A. Fázové vinutí je označeno jako A, a proud je označen jako iA+. Tento obrázek znázorňuje situaci, kdy fázové vinutí je napájeno proudem iA+. V důsledku toho je jižní pól rotoru přitahován fází A statoru. Následně se magnetické osy statoru a rotoru dokonale zarovnají, s úhlovým posuvem α=0°.

Podobně, v obrázku (b), proud teče od počátku do konce fáze B. Proud je označen jako iB+, a vinutí je označeno jako B. Z obrázku (b) lze pozorovat, že vinutí fáze A nenese žádný proud, zatímco fáze B je vzrušena proudem iB+. Statorový pól pak přitahuje odpovídající rotorový pól, čímž dojde k otáčení rotoru o 90 stupňů ve směru hodinových ručiček. V této fázi je α=90°.

Obrázek (c) znázorňuje situaci, kdy proud teče od konce do počátku fáze A. Tento proud je reprezentován jako iA−, a vinutí je označeno jako iA−. Poznamenejme, že proud iA− má opačný směr než iA+. V tomto případě je vinutí fáze B deaktivováno, a vinutí fáze A je aktivováno proudem iA−. V důsledku toho se rotor dále pohne o dalších 90 stupňů ve směru hodinových ručiček, a úhlový posuv dosáhne α=180°.

V obrázku (d) nahoře proud teče od konce ke startu fáze B, označen jako iB−, a odpovídající vinutí je označeno B−. V tomto okamžiku je fáze A deaktivována, zatímco fáze B je vzrušena. V důsledku toho se rotor pohne o dalších 90 stupňů, a úhlový posuv α dosáhne 270°.

Pro dokončení plného otáčení rotoru, dosažení α=360°, se rotor pohne o dalších 90 stupňů, když je vinutí fáze B deaktivováno a fáze A je vzrušena. U stálého magnetického krokového motoru je směr otáčení určen polaritou fázového proudu. Pro otáčení ve směru hodinových ručiček je posloupnost vzrušení fází A,B,A−,B−,A, zatímco pro otáčení proti směru hodinových ručiček se posloupnost stane A,B−,A−,B,A.

Výroba stálého magnetického rotoru s velkým množstvím pólů představuje významné výzvy. Proto tento typ krokového motoru bývá obvykle omezen na velké kroky, rozsahem od 30° do 90°. Tyto motory mají vyšší inertii, což vede k nižší rychlosti akcelerace oproti krokovým motorům s proměnnou nechutí. Nicméně, mají výhodu v tom, že stálé magnetické krokové motory mohou generovat větší točivý moment než krokové motory s proměnnou nechutí.