Motor paso a paso de imán permanente

O motor paso a paso de imán permanente presenta unha construción do estator que se asimila moito á do motor de reluctancia variable de simple pila. O seu rotor, de forma cilíndrica, está composto por polos de imán permanente feitos de acero de alta retentividade. No estator, as bobinas concentradoras situadas en polos diametralmente opostos están conectadas en serie, formando así unha bobina de dúas fases.

A alineación dos polos do rotor cos dentes do estator depende da excitación da bobina. Por exemplo, as dúas bobinas AA’ están conectadas en serie para constituir unha bobina para a Fase A. Del xeito mesmo, as dúas bobinas BB’ están conectadas en serie para crear unha bobina para a Fase B. O diagrama a continuación ilustra un motor paso a paso de imán permanente de 4/2 polos, proporcionando unha representación visual da súa configuración estrutural e de bobinado.

Na Figura (a), a corrente fluye dende o inicio ata o final da Fase A. O bobinado da fase está etiquetado como A, e a corrente denótase como iA+. Esta figura representa o escenario cando o bobinado da fase está energizado coa corrente iA+. Como resultado, o polo sur do rotor é atraído pola Fase A do estator. Consecuentemente, os eixos magnéticos do estator e do rotor alíneanse perfectamente, co desprazamento angular α=0°.

De maneira similar, na Figura (b), a corrente atravésa dende o inicio ata o final da Fase B. A corrente indica como iB+, e o bobinado está marcado como B. Ao examinar a Figura (b), pode observarse que o bobinado da Fase A non leva corrente, mentres que a Fase B está excitada pola corrente iB+. O polo do estator entón atrai o polo correspondente do rotor, provocando que o rotor xire 90 graos no sentido horario. Nesta etapa, α=90°.

A Figura (c) ilustra unha situación na que a corrente fluye dende o final ata o inicio da Fase A. Esta corrente representa como iA−, e o bobinado está etiquetado como iA−. Notablemente, a corrente iA− ten unha dirección oposta á de iA+. Neste caso, o bobinado da Fase B está desenerxizado, e o bobinado da Fase A está activado pola corrente iA−. Consecuentemente, o rotor continua movendo outros 90 graos no sentido horario, e o desprazamento angular alcanza α=180°.

Na Figura (d) superior, a corrente fluye dende o final ata o punto de inicio da Fase B, denotada como iB−, e o bobinado correspondente está etiquetado como B−. Neste momento, a Fase A está desenerxizada, mentres que a Fase B está excitada. Como resultado, o rotor avanza outros 90 graos, e o desprazamento angular α alcanza 270°.

Para completar unha revolución completa do rotor, logrando α=360°, o rotor move outros 90 graos cando o bobinado da Fase B está desenerxizado e a Fase A está excitada. No motor paso a paso de imán permanente, a dirección de rotación determinase pola polaridade da corrente da fase. Para a rotación no sentido horario, a secuencia de excitación das fases é A, B, A−, B−, A, mentres que para a rotación no sentido antihorario, a secuencia converte en A, B−, A−, B, A.

A fabricación dun rotor de imán permanente con un gran número de polos presenta significativos desafíos. En consecuencia, este tipo de motor paso a paso xeralmente limitase a pasos grandes, que van dende 30° a 90°. Estes motores teñen unha inercia maior, que resulta nunha taxa de aceleración menor comparada cos motores paso a paso de reluctancia variable. No entanto, posúen a vantaxe de que os motores paso a paso de imán permanente poden xerar un torque maior que os motores paso a paso de reluctancia variable.