موتور پله‌ای مغناطیس دائمی

موتور پله‌ای مغناطیس دائمی دارای ساختار استاتوری است که به شدت شبیه موتور متغیر مداری تک لایه است. روتور آن، که از جنس فولاد با حفظ مغناطیس بالا ساخته شده و شکل استوانه‌ای دارد، از قطب‌های مغناطیس دائمی تشکیل شده است. در استاتور، پیچیدهای متمرکز واقع شده بر قطب‌های قطری متقابل به صورت سری به هم وصل شده‌اند، بدین ترتیب یک پیچش دو فازی تشکیل می‌شود.

در شکل (a)، جریان از نقطه شروع به پایان فاز A حرکت می‌کند. پیچش فاز نامگذاری شده A است و جریان با iA+ نشان داده می‌شود. این شکل وضعیتی را نشان می‌دهد که پیچش فاز با جریان iA+ تحریک شده است. بنابراین، قطب جنوب روتور توسط فاز A استاتور جذب می‌شود. در نتیجه، محورهای مغناطیسی استاتور و روتور کاملاً هم‌خط می‌شوند و زاویه جابجایی α=0° است.

به طور مشابه، در شکل (b)، جریان از نقطه شروع به پایان فاز B حرکت می‌کند. جریان با iB+ نشان داده می‌شود و پیچش با B نامگذاری شده است. در بررسی شکل (b) مشاهده می‌شود که پیچش فاز A بدون جریان است، در حالی که فاز B با جریان iB+ تحریک می‌شود. قطب استاتور سپس قطب متناظر روتور را جذب می‌کند و روتور 90 درجه در جهت ساعتگرد می‌چرخد. در این مرحله، α=90° است.

شکل (c) وضعیتی را نشان می‌دهد که جریان از پایان به نقطه شروع فاز A حرکت می‌کند. این جریان با iA− نشان داده می‌شود و پیچش با iA− نامگذاری شده است. باید توجه داشت که جریان iA− جهت مخالف iA+ دارد. در این حالت، پیچش فاز B غیرفعال است و پیچش فاز A با جریان iA− تحریک می‌شود. در نتیجه، روتور 90 درجه دیگر در جهت ساعتگرد می‌چرخد و زاویه جابجایی به α=180° می‌رسد.

در شکل (d) فوق، جریان از پایان به نقطه شروع فاز B حرکت می‌کند، با iB− نشان داده می‌شود و پیچش مربوطه با B− نامگذاری شده است. در این لحظه، فاز A غیرفعال است و فاز B تحریک می‌شود. در نتیجه، روتور 90 درجه دیگر می‌چرخد و زاویه جابجایی α به 270° می‌رسد.

برای یک دور کامل روتور و دستیابی به α=360°، روتور 90 درجه دیگر می‌چرخد زمانی که پیچش فاز B غیرفعال شده و فاز A تحریک می‌شود. در موتور پله‌ای مغناطیس دائمی، جهت چرخش توسط قطبیت جریان فاز تعیین می‌شود. برای چرخش در جهت ساعتگرد، توالی تحریک فاز‌ها A,B,A−,B−,A است، در حالی که برای چرخش در جهت عکس ساعتگرد، توالی A,B−,A−,B,A خواهد بود.

تولید یک روتور مغناطیس دائمی با تعداد قطب‌های زیاد چالش‌های قابل توجهی دارد. بنابراین، این نوع موتور پله‌ای معمولاً به اندازه‌های گام بزرگ محدود می‌شود که از 30° تا 90° متغیر است. این موتورها دارای اینرسی بالاتری هستند که منجر به نرخ شتاب کمتری نسبت به موتورهای پله‌ای متغیر مداری می‌شود. با این حال، مزیت آن‌ها این است که موتورهای پله‌ای مغناطیس دائمی می‌توانند گشتاور بیشتری نسبت به موتورهای پله‌ای متغیر مداری تولید کنند.