Állandó mágneses lépésmotor

A tartós-mágneses lépésmotor statorának szerkezete nagyon hasonló az egyetlen csomópontú változó-reluktanciás motoréhoz. A henger alakú rotorja magas-retencióvállaló acélból készült tartós-mágneses sarkokból áll. A statoron a szemközti pólokon található koncentráló tekercsek sorban vannak összekötve, ezzel két fázistekercset alkotva.

A rotor és a stator fogak megfeleltetése a tekercs excitálásától függ. Például a két AA’ tekercs sorban van összekötve, így Phase A tekercset alkotva. Ugyanígy a két BB’ tekercs sorban van összekötve, hogy Phase B tekercset hozzon létre. Az alábbi ábra egy 4/2-pólos tartós-mágneses lépésmotort mutat, amely vizuálisan bemutatja a szerkezeti és tekercs-konfigurációját.

Az (a) ábrán a Phase A tekercsen átmenő áram a kezdőponttól a végpontig halad. A fázis tekercsét A-val jelöljük, az áramot pedig iA+ jelöli. Ez a kép azt mutatja, amikor a fázis tekercsét iA+ árammal energizálják. Ennek eredményeként a rotor déli sarka a Stator Phase A-hoz vonzódik. Ekkor a stator és a rotor mágneses tengelyei tökéletesen egybeesnek, ahol az α=0° szögeltolódás van.

Ugyanígy az (b) ábrán a Phase B tekercsen átmenő áram a kezdőponttól a végpontig halad. Az áramot iB+ jelöli, a tekercset pedig B-vel. Ha megnézzük az (b) ábrát, látható, hogy a Phase A tekercs nincs energizálva, míg a Phase B tekercs iB+ árammal van excitálva. A stator póla ezután a megfelelő rotor pólát vonzza, ami a rotornak 90 fokos óramutató járásával történő elfordulását eredményezi. Ebben a szakaszban α=90°.

Az (c) ábra azt mutatja, amikor a Phase A tekercsen átmenő áram a végponttól a kezdőpontig halad. Ez az áram iA−-vel van jelölve, a tekercset pedig iA−-vel. Megjegyezzük, hogy az iA− áram iránya ellentétes az iA+ áram irányával. Ebben az esetben a Phase B tekercs nincs energizálva, míg a Phase A tekercs iA− árammal van aktiválva. Ennek eredményeként a rotor további 90 fokot fordul el óramutató járásával, és a szögeltolódás eléri az α=180° értéket.

Az (d) ábrán a Phase B tekercsen átmenő áram a végponttól a kezdőpontig halad, iB−-vel jelölve, a tekercset pedig B−-vel. Ebben a pillanatban a Phase A nincs energizálva, míg a Phase B excitált. Ennek eredményeként a rotor további 90 fokot fordul el, és a szögeltolódás eléri az α=270° értéket.

A rotor teljes fordulásának befejezéséhez, azaz α=360° eléréséhez, a rotor további 90 fokot fordul el, amikor a Phase B tekercs nincs energizálva, míg a Phase A excitált. A tartós-mágneses lépésmotor forgásirányát a fázis áram polaritása határozza meg. Az óramutató járásával történő forgásnál a fázis energizálás sorrendje A,B,A−,B−,A, míg az óramutató járásával ellentétes forgásnál a sorrend A,B−,A−,B,A.

Egy nagy számú pólusokkal rendelkező tartós-mágneses rotor gyártása jelentős kihívást jelent. Ezért ez a típusú lépésmotor általában nagy lépésméretekre korlátozódik, 30°-től 90°-ig. Ezek a motorkor nagyobb inerciával rendelkeznek, ami kevesebb gyorsulási sebességet eredményez, mint a változó-reluktanciás lépésmotoroknál. Azonban előnyük, hogy a tartós-mágneses lépésmotorok nagyobb nyomatékot tudnak generálni, mint a változó-reluktanciás lépésmotorok.