Motore passo-passo a magnete permanente

Il motore passo-passo a magnete permanente presenta una costruzione dello statore che assomiglia molto a quella del motore a riluttanza variabile a singola pila. Il suo rotore, di forma cilindrica, è composto da poli di magnete permanente realizzati in acciaio ad alta retentività. Sullo statore, gli avvolgimenti concentrati situati su poli diametralmente opposti sono collegati in serie, formando così un avvolgimento bifase.

L'allineamento dei poli del rotore con i denti dello statore dipende dall'eccitazione dell'avvolgimento. Ad esempio, le due spire AA’ sono collegate in serie per costituire un avvolgimento per la Fase A. Analogamente, le due spire BB’ sono collegate in serie per creare un avvolgimento per la Fase B. Il diagramma sottostante illustra un motore passo-passo a magnete permanente 4/2 poli, fornendo una rappresentazione visiva della sua configurazione strutturale e degli avvolgimenti.

Nella Figura (a), la corrente scorre dall'inizio alla fine della Fase A. L'avvolgimento della fase è etichettato come A, e la corrente è indicata da iA+. Questa figura rappresenta lo scenario in cui l'avvolgimento della fase è eccitato dalla corrente iA+. Di conseguenza, il polo sud del rotore viene attratto dallo Statore Fase A. Pertanto, gli assi magnetici dello statore e del rotore si allineano perfettamente, con uno spostamento angolare α=0∘.

Analogamente, nella Figura (b), la corrente attraversa dall'inizio alla fine della Fase B. La corrente è indicata come iB+, e l'avvolgimento è contrassegnato come B. Osservando la Figura (b), si può notare che l'avvolgimento della Fase A non porta corrente, mentre la Fase B è eccitata dalla corrente iB+. Il polo dello statore quindi attrae il polo corrispondente del rotore, causando una rotazione del rotore di 90 gradi in senso orario. A questo punto, α=90∘.

La Figura (c) illustra una situazione in cui la corrente scorre dalla fine all'inizio della Fase A. Questa corrente è rappresentata da iA−, e l'avvolgimento è etichettato come iA−. Nota bene, la corrente iA− ha una direzione opposta a quella di iA+. In questo caso, l'avvolgimento della Fase B è de-energizzato, e l'avvolgimento della Fase A è attivato dalla corrente iA−. Di conseguenza, il rotore continua a muoversi di altri 90 gradi in senso orario, e lo spostamento angolare raggiunge α=180∘.

Nella Figura (d) sopra, la corrente scorre dalla fine al punto di partenza della Fase B, denotata come iB−, e l'avvolgimento corrispondente è etichettato come B−. In questo momento, la Fase A è de-energizzata, mentre la Fase B è eccitata. Di conseguenza, il rotore avanza di altri 90 gradi, e lo spostamento angolare α raggiunge 270∘.

Per completare una rivoluzione completa del rotore, raggiungendo α=360∘, il rotore si muove di ulteriori 90 gradi quando l'avvolgimento della Fase B è de-energizzato e la Fase A è eccitata. In un motore passo-passo a magnete permanente, la direzione di rotazione è determinata dalla polarità della corrente di fase. Per la rotazione in senso orario, la sequenza di eccitazione delle fasi è A,B,A−,B−,A, mentre per la rotazione in senso antiorario, la sequenza diventa A,B−,A−,B,A.

La fabbricazione di un rotore a magnete permanente con un gran numero di poli presenta sfide significative. Di conseguenza, questo tipo di motore passo-passo è tipicamente limitato a passi ampi, che vanno da 30∘ a 90∘. Questi motori hanno un'inerzia maggiore, che comporta una velocità di accelerazione inferiore rispetto ai motori passo-passo a riluttanza variabile. Tuttavia, presentano il vantaggio di poter generare una coppia maggiore rispetto ai motori passo-passo a riluttanza variabile.