มอเตอร์สเต็ปเปอร์แม่เหล็กถาวร

มอเตอร์สเต็ปเปอร์แม่เหล็กถาวรมีโครงสร้างสเตเตอร์ที่คล้ายคลึงกับมอเตอร์แปรความต้านทานแบบซิงเกิล-สแต็ค ส่วนโรเตอร์ของมันมีรูปร่างทรงกระบอกและประกอบด้วยขั้วแม่เหล็กถาวรที่ทำจากเหล็กที่มีสมบัติการรักษาสนามแม่เหล็กสูง บนสเตเตอร์ วงจรรวมที่ตั้งอยู่บนขั้วที่ตรงกันข้ามเชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม จึงก่อให้เกิดวงจรสองเฟส

การจัดแนวขั้วโรเตอร์กับฟันสเตเตอร์ขึ้นอยู่กับการกระตุ้นของวงจร เช่น วงจร AA’ ที่เชื่อมต่อกันเป็นอนุกรมเพื่อสร้างวงจรเฟส A หรือวงจร BB’ ที่เชื่อมต่อกันเป็นอนุกรมเพื่อสร้างวงจรเฟส B แผนภาพด้านล่างแสดงมอเตอร์สเต็ปเปอร์แม่เหล็กถาวร 4/2 ขั้ว ให้เห็นโครงสร้างและการจัดเรียงวงจร

ในรูป (a) กระแสไฟฟ้าไหลจากจุดเริ่มต้นไปยังจุดสิ้นสุดของเฟส A วงจรเฟสนี้ถูกระบุเป็น A และกระแสไฟฟ้าระบุเป็น iA+ รูปนี้แสดงสถานการณ์เมื่อวงจรเฟสได้รับกระแส iA+ ผลคือขั้วใต้ของโรเตอร์ถูกดึงดูดโดยเฟส A ของสเตเตอร์ ทำให้แกนแม่เหล็กของสเตเตอร์และโรเตอร์มีแนวตรงกันโดยมุมเลื่อน α=0∘

ในทำนองเดียวกัน ในรูป (b) กระแสไหลจากจุดเริ่มต้นไปยังจุดสิ้นสุดของเฟส B กระแสไฟฟ้าระบุเป็น iB+ และวงจรระบุเป็น B จากการดูรูป (b) จะเห็นว่าวงจรเฟส A ไม่มีกระแสผ่าน ในขณะที่เฟส B ได้รับกระแส iB+ ขั้วสเตเตอร์ดึงดูดขั้วโรเตอร์ที่เหมาะสม ทำให้โรเตอร์หมุน 90 องศาในทิศทางตามเข็มนาฬิกา ที่จุดนี้ α=90∘

รูป (c) แสดงสถานการณ์ที่กระแสไหลจากจุดสิ้นสุดไปยังจุดเริ่มต้นของเฟส A กระแสไฟฟ้านี้ระบุเป็น iA− และวงจรระบุเป็น iA− ที่สำคัญ กระแส iA− มีทิศทางตรงกันข้ามกับ iA+ ในกรณีนี้ วงจรเฟส B ถูกปิดและวงจรเฟส A ถูกกระตุ้นด้วยกระแส iA− ทำให้โรเตอร์เคลื่อนที่อีก 90 องศาในทิศทางตามเข็มนาฬิกา และมุมเลื่อนเป็น α=180∘

ในรูป (d) กระแสไหลจากจุดสิ้นสุดไปยังจุดเริ่มต้นของเฟส B ระบุเป็น iB− และวงจรระบุเป็น B− ณ จุดนี้ เฟส A ถูกปิด ในขณะที่เฟส B ถูกกระตุ้น ทำให้โรเตอร์เคลื่อนที่อีก 90 องศา และมุมเลื่อน α เป็น 270∘

ในการหมุนรอบหนึ่งของโรเตอร์ เพื่อให้ α=360∘ โรเตอร์จะเคลื่อนที่อีก 90 องศา เมื่อวงจรเฟส B ถูกปิดและเฟส A ถูกกระตุ้น ในมอเตอร์สเต็ปเปอร์แม่เหล็กถาวร ทิศทางการหมุนกำหนดโดยขั้วของกระแสเฟส สำหรับการหมุนตามเข็มนาฬิกา ลำดับการกระตุ้นเฟสคือ A,B,A−,B−,A ส่วนการหมุนทวนเข็มนาฬิกา ลำดับการกระตุ้นเฟสคือ A,B−,A−,B,A

การผลิตโรเตอร์แม่เหล็กถาวรที่มีจำนวนขั้วมากเป็นงานที่ยาก ดังนั้นมอเตอร์สเต็ปเปอร์ประเภทนี้จึงมักจำกัดอยู่ที่ขนาดขั้วใหญ่ ตั้งแต่ 30∘ ถึง 90∘ มอเตอร์เหล่านี้มีแรงเฉื่อยสูง ทำให้มีอัตราเร่งต่ำกว่ามอเตอร์สเต็ปเปอร์แปรความต้านทาน อย่างไรก็ตาม มอเตอร์สเต็ปเปอร์แม่เหล็กถาวรมีข้อได้เปรียบคือสามารถสร้างแรงบิดได้มากกว่ามอเตอร์สเต็ปเปอร์แปรความต้านทาน