Permanent Magnet Ståltrinmotor

Permanent magnet stepper motoren har en statoropbygning, der minder meget om den enkelte variable reluctancemotor. Røret er cylindrisk formet og består af permanente magnetpoler lavet af højremanent stål. På stator er de koncentrerede vindinger, som er placeret på diametralt modsatte poler, forbundet i serie, hvilket danner en tofased vindingskonfiguration.

Justeringen af rotorpolerne i forhold til stator tænder er afhængig af opspændingen af vindingen. For eksempel er de to spoler AA’ forbundet i serie for at danne en vindingskonfiguration for fase A. Ligeledes er de to spoler BB’ forbundet i serie for at danne en fase B vindingskonfiguration. Nedenstående figur viser en 4/2-pole permanent magnet stepper motor, der giver en visuel repræsentation af dens strukturelle og vindingskonfiguration.

I figur (a) løber strømmen fra begyndelsen til slutningen af fase A. Fasevindingen er mærket med A, og strømmen angives ved iA+. Denne figur viser situationen, når fasevindingen er opspændt med strøm iA+. Derved bliver sydpolen på rotoren trukket til stator fase A. Konsekvensen er, at de magnetiske akser for stator og rotor er perfekt justeret, med vinklen α=0°.

På samme måde i figur (b) løber strømmen fra begyndelsen til slutningen af fase B. Strømmen angives her som iB+, og vindingen er mærket med B. Når man ser på figur (b), kan det bemærkes, at vindingen for fase A ikke bærer nogen strøm, mens fase B er opspændt med strøm iB+. Statorpoletrækker derefter den tilsvarende rotorpol, hvilket fører til, at rotoren drejer 90 grader i uret. I dette tilfælde er α=90°.

Figur (c) illustrerer en situation, hvor strømmen løber fra slutningen til begyndelsen af fase A. Denne strøm er repræsenteret ved iA−, og vindingen er mærket med iA−. Det er værd at bemærke, at strømmen iA− har en retning, der er modsat den for iA+. I dette tilfælde er fase B vindingen de-energiseret, og fase A vindingen er aktiveret af strøm iA−. Konsekvensen er, at rotoren fortsætter med at bevæge sig yderligere 90 grader i uret, og vinkelafvigelsen når α=180°.

I figur (d) ovenfor løber strømmen fra slutningen til begyndelsen af fase B, angivet som iB−, og den tilsvarende vinding er mærket med B−. I dette øjeblik er fase A de-energiseret, mens fase B er opspændt. Dette resulterer i, at rotoren bevæger sig yderligere 90 grader, og vinkelafvigelsen α når 270°.

For at fuldføre et komplet omdrejning af rotoren, der når α=360°, bevæger rotoren sig yderligere 90 grader, når vindingen for fase B er de-energiseret, og fase A er opspændt. I en permanent magnet stepper motor er retningen for rotation fastsat af polariteten af fasestrømmen. For uret rotation er sekvensen for faseopspænding A,B,A−,B−,A, mens for mod uret rotation bliver sekvensen A,B−,A−,B,A.

Produktion af en permanent magnet rotor med et stort antal poler indebærer betydelige udfordringer. Derfor er denne type stepper motor typisk begrænset til store skridtstørrelser, der ligger mellem 30° og 90°. Disse motorer har en højere inertie, hvilket resulterer i en lavere accelerationsrate sammenlignet med variable reluctance stepper motorer. Imidlertid har de en fordel i, at permanente magnet stepper motorer kan generere en større drejmoment end variable reluctance stepper motorer.