Silnik krokowy z permanentnym magnesem

Stały magnesowy silnik krokowy ma konstrukcję stojana podobną do jednopakietowego silnika zmiennego oporu. Jego rotor, o kształcie cylindrycznym, składa się z biegunów magnesowych wykonanych z wysokoprzewodzącej stali. Na stojanie, cewki skoncentrowane na biegunach położonych naprzeciwko siebie są połączone szeregowo, tworząc dwufazowe owinięcie.

Wyrównanie biegunów rotora z zębami stojana zależy od wzbudzenia owinięcia. Na przykład, dwie cewki AA’ są połączone szeregowo, tworząc owinięcie fazy A. Podobnie, dwie cewki BB’ są połączone szeregowo, tworząc owinięcie fazy B. Poniższy diagram przedstawia 4/2-polowy stały magnesowy silnik krokowy, pokazując jego strukturę i konfigurację owinięcia.

Na rysunku (a) prąd płynie od początku do końca fazy A. Owinięcie fazowe jest oznaczone jako A, a prąd jako iA+. Ten rysunek przedstawia sytuację, gdy owinięcie fazowe jest wzbudzone prądem iA+. W wyniku tego, południowy biegun rotora jest przyciągany przez fazę A stojana. W rezultacie osie magnetyczne stojana i rotora są idealnie wyrównane, z przesunięciem kątowym α=0∘.

Podobnie, na rysunku (b), prąd płynie od początku do końca fazy B. Prąd jest oznaczony jako iB+, a owinięcie jako B. Przyglądając się rysunkowi (b), można zauważyć, że owinięcie fazy A nie niesie prądu, podczas gdy faza B jest wzbudzona prądem iB+. Wtedy biegun stojana przyciąga odpowiadający mu biegun rotora, powodując obrót rotora o 90 stopni w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara. W tym momencie, α=90∘.

Rysunek (c) przedstawia sytuację, w której prąd płynie od końca do początku fazy A. Ten prąd jest reprezentowany przez iA−, a owinięcie jest oznaczone jako iA−. Zauważalnie, prąd iA− ma kierunek przeciwny do iA+. W tym przypadku, owinięcie fazy B jest deenergetyzowane, a owinięcie fazy A jest aktywowane przez prąd iA−. W rezultacie, rotor kontynuuje ruch o kolejne 90 stopni w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara, a przesunięcie kątowe dochodzi do α=180∘.

Na rysunku (d) powyżej, prąd płynie od końca do początku fazy B, oznaczonej jako iB−, a odpowiednie owinięcie jest oznaczone B−. W tym momencie, faza A jest deenergetyzowana, podczas gdy faza B jest wzbudzona. W rezultacie, rotor przesuwa się o kolejne 90 stopni, a przesunięcie kątowe α dochodzi do 270∘.

Aby ukończyć pełny obrót rotora, osiągając α=360∘, rotor porusza się dodatkowo o 90 stopni, gdy owinięcie fazy B jest deenergetyzowane, a faza A jest wzbudzona. W stałym magnesowym silniku krokowym, kierunek obrotu jest określany przez polaryzację prądu fazowego. Dla obrotu zgodnego z ruchem wskazówek zegara, sekwencja wzbudzania faz to A,B,A−,B−,A, natomiast dla obrotu przeciwnego do ruchu wskazówek zegara, sekwencja staje się A,B−,A−,B,A.

Produkcja stałego magnesowego rotora z dużą liczbą biegunów stanowi istotne wyzwanie. W związku z tym, ten typ silnika krokowego jest zwykle ograniczony do dużych kroków, od 30∘ do 90∘. Te silniki mają większą bezwładność, co prowadzi do niższej szybkości przyspieszenia w porównaniu do silników krokowych zmiennego oporu. Jednakże, mają one przewagę w postaci większego momentu obrotowego w porównaniu do silników krokowych zmiennego oporu.