Περιστατικό Μοτέρ με Μόνιμους Μαγνήτες

Ο μόνιμος μαγνητικός βηματικός κινητήρας διαθέτει μια κατασκευή στάτωρα που θυμίζει πολύ την κατασκευή του μονοστάχυλου μεταβαλλόμενου απωθητικού κινητήρα. Ο ρότωράς του, ο οποίος είναι κυλινδρικής μορφής, αποτελείται από μόνιμα μαγνητικά πόλους που φτιάχτηκαν από χάλυβα υψηλής μνημεικότητας. Στον στάτωρ, οι συγκεντρωτικές πλεξίδες που βρίσκονται σε διαμετρικά αντίθετους πόλους είναι συνδεδεμένες σε σειρά, δημιουργώντας μια διφασική πλεξίδα.

Η στοίχιση των πόλων του ρότωρα με τα δόντια του στάτωρα εξαρτάται από την ενεργοποίηση της πλεξίδας. Για παράδειγμα, οι δύο πλεξίδες AA’ είναι συνδεδεμένες σε σειρά για να συσταθεί μια πλεξίδα για τη φάση A. Ωστόσο, οι δύο πλεξίδες BB’ είναι συνδεδεμένες σε σειρά για να δημιουργηθεί μια πλεξίδα για τη φάση B. Το διάγραμμα παρακάτω παρουσιάζει έναν 4/2-πόλου μόνιμο μαγνητικό βηματικό κινητήρα, παρέχοντας μια οπτική αναπαράσταση της κατασκευής και της διάταξης της πλεξίδας του.

Στο Σχήμα (a), ο ρεύστης ρέει από την αρχή στο τέλος της φάσης A. Η πλεξίδα της φάσης είναι επισημασμένη ως A, ενώ ο ρεύστης είναι σηματοδοτείται ως iA+. Αυτό το σχήμα παριστάνει την περίπτωση όπου η πλεξίδα της φάσης ενεργοποιείται με τον ρεύστη iA+. Ως αποτέλεσμα, η νότια πόλη του ρότωρα ελκύεται από τη φάση A του στάτωρα. Συνεπώς, οι μαγνητικοί άξονες του στάτωρα και του ρότωρα είναι τέλεια στοίχιση, με την γωνιακή μετατόπιση α=0°.

Παρόμοια, στο Σχήμα (b), ο ρεύστης διασχίζει από την αρχή στο τέλος της φάσης B. Ο ρεύστης είναι σηματοδοτείται ως iB+, ενώ η πλεξίδα είναι επισημασμένη ως B. Κατά την εξέταση του Σχήματος (b), μπορεί να παρατηρηθεί ότι η πλεξίδα της φάσης A δεν φέρει ρεύστη, ενώ η φάση B ενεργοποιείται από τον ρεύστη iB+. Τότε, ο πόλος του στάτωρα ελκύει τον αντίστοιχο πόλο του ρότωρα, προκαλώντας την περιστροφή του ρότωρα 90 βαθμούς προς τα δεξιά. Σε αυτό το στάδιο, α=90°.

Το Σχήμα (c) παριστάνει μια κατάσταση όπου ο ρεύστης ρέει από το τέλος στην αρχή της φάσης A. Αυτός ο ρεύστης είναι σηματοδοτείται ως iA−, και η πλεξίδα είναι επισημασμένη ως iA−. Σημειώνεται ότι ο ρεύστης iA− έχει αντίθετη κατεύθυνση από τον iA+. Σε αυτή την περίπτωση, η πλεξίδα της φάσης B είναι απενεργοποιημένη, ενώ η πλεξίδα της φάσης A ενεργοποιείται από τον ρεύστη iA−. Συνεπώς, ο ρότωρας συνεχίζει να κινείται άλλους 90 βαθμούς προς τα δεξιά, και η γωνιακή μετατόπιση φθάνει στο α=180°.

Στο Σχήμα (d) παραπάνω, ο ρεύστης ρέει από το τέλος στην αρχή της φάσης B, σηματοδοτείται ως iB−, και η αντίστοιχη πλεξίδα είναι επισημασμένη ως B−. Σε αυτή τη στιγμή, η φάση A είναι απενεργοποιημένη, ενώ η φάση B ενεργοποιείται. Συνεπώς, ο ρότωρας προχωρά άλλους 90 βαθμούς, και η γωνιακή μετατόπιση α φθάνει στο 270°.

Για να ολοκληρωθεί μια πλήρης περιστροφή του ρότωρα, επιτευχθεί α=360°, ο ρότωρας κινείται άλλους 90 βαθμούς όταν η πλεξίδα της φάσης B είναι απενεργοποιημένη και η φάση A ενεργοποιείται. Σε έναν μόνιμο μαγνητικό βηματικό κινητήρα, η κατεύθυνση περιστροφής καθορίζεται από την πολικότητα του ρεύστη της φάσης. Για περιστροφή προς τα δεξιά, η ακολουθία ενεργοποίησης της φάσης είναι A,B,A−,B−,A, ενώ για περιστροφή προς τα αριστερά, η ακολουθία γίνεται A,B−,A−,B,A.

Η κατασκευή ενός μόνιμου μαγνητικού ρότωρα με μεγάλο αριθμό πόλων παρουσιάζει σημαντικές προκλήσεις. Συνεπώς, αυτός ο τύπος βηματικού κινητήρα είναι συνήθως περιορισμένος σε μεγάλες βηματικές διαστάσεις, από 30° έως 90°. Αυτοί οι κινητήρες έχουν μεγαλύτερη ιδιοδυναμική, την οποία αποτελεί ένα χαμηλότερο ρυθμό επιτάχυνσης σε σύγκριση με τους μεταβαλλόμενους απωθητικούς βηματικούς κινητήρες. Ωστόσο, έχουν το πλεονέκτημα ότι οι μόνιμοι μαγνητικοί βηματικοί κινητήρες μπορούν να παράγουν μεγαλύτερη ροπή από τους μεταβαλλόμενους απωθητικούς βηματικούς κινητήρες.