Moteur pas à pas à aimant permanent

Le moteur pas à pas à aimant permanent présente une construction du stator qui ressemble étroitement à celle du moteur à réluctance variable à simple empilement. Son rotor, de forme cylindrique, est composé de pôles d'aimants permanents fabriqués en acier à haute rémanence. Sur le stator, les enroulements concentrés situés sur des pôles diamétralement opposés sont connectés en série, formant ainsi un enroulement biphasé.

L'alignement des pôles du rotor avec les dents du stator dépend de l'excitation de l'enroulement. Par exemple, les deux bobines AA’ sont connectées en série pour constituer un enroulement pour la phase A. De même, les deux bobines BB’ sont connectées en série pour créer un enroulement de phase B. Le schéma ci-dessous illustre un moteur pas à pas à aimant permanent 4/2 pôles, offrant une représentation visuelle de sa configuration structurelle et d'enroulement.

Dans la Figure (a), le courant circule du début à la fin de la phase A. L'enroulement de phase est marqué A, et le courant est noté iA+. Cette figure montre la situation où l'enroulement de phase est alimenté par le courant iA+. En conséquence, le pôle sud du rotor est attiré par la phase A du stator. Ainsi, les axes magnétiques du stator et du rotor s'alignent parfaitement, avec un déplacement angulaire α=0∘.

De manière similaire, dans la Figure (b), le courant traverse du début à la fin de la phase B. Le courant est indiqué comme iB+, et l'enroulement est marqué B. En examinant la Figure (b), on peut observer que l'enroulement de la phase A ne transporte aucun courant, tandis que la phase B est excitée par le courant iB+. Le pôle du stator attire alors le pôle correspondant du rotor, faisant tourner le rotor de 90 degrés dans le sens horaire. À ce stade, α=90∘.

La Figure (c) illustre une situation où le courant circule de la fin au début de la phase A. Ce courant est représenté par iA−, et l'enroulement est marqué iA−. Il est notable que le courant iA− a une direction opposée à celle de iA+. Dans ce cas, l'enroulement de la phase B est désactivé, et l'enroulement de la phase A est activé par le courant iA−. En conséquence, le rotor continue de se déplacer de 90 degrés supplémentaires dans le sens horaire, et le déplacement angulaire atteint α=180∘.

Dans la Figure (d) ci-dessus, le courant circule de la fin au point de départ de la phase B, noté iB−, et l'enroulement correspondant est marqué B−. À ce moment, la phase A est désactivée, tandis que la phase B est excitée. En conséquence, le rotor avance de 90 degrés supplémentaires, et le déplacement angulaire α atteint 270∘.

Pour effectuer une rotation complète du rotor, atteignant α=360∘, le rotor se déplace de 90 degrés supplémentaires lorsque l'enroulement de la phase B est désactivé et la phase A est excitée. Dans un moteur pas à pas à aimant permanent, le sens de rotation est déterminé par la polarité du courant de phase. Pour une rotation dans le sens horaire, la séquence d'excitation des phases est A,B,A−,B−,A, tandis que pour une rotation dans le sens antihoraire, la séquence devient A,B−,A−,B,A.

La fabrication d'un rotor à aimant permanent avec un grand nombre de pôles présente des défis significatifs. Par conséquent, ce type de moteur pas à pas est généralement limité à des tailles de pas importantes, allant de 30∘ à 90∘. Ces moteurs ont une inertie plus élevée, ce qui entraîne un taux d'accélération inférieur par rapport aux moteurs pas à pas à réluctance variable. Cependant, ils présentent l'avantage de pouvoir générer un couple plus important que les moteurs pas à pas à réluctance variable.