Principe des moteurs pas à pas

Structure élémentaire à aimant permanent
Fonctionnement en pas à pas
La figure 1a représente une telle structure. Le rotor est constitué d’un aimant permanent et le stator comporte quatre plots sur lesquels sont bobinées deux phases notées A et B

Si la phase A est alimentée par un courant constant In , le rotor non soumis à un couple de chargese positionne dans l’axe du champ magnétique créé, c’est-à-dire à la position d’équilibre 0 de la figure 1a. Le couple de rappel développé par l’action du champ sur l’aimant vaut :
CA= – K In sin 0

avec K In couple maximal,
0 angle de position du rotor par rapport à la position 0.

Pour faire avancer le moteur de un pas, soit 0p = 90o, il suffit de couper le courant dans la phase A et del’établir dans la phase B.
L’équilibre stable est alors représenté par la figure 1b.

Pour faire évoluer le rotor en sens inverse, il aurait suffi d’alimenter la phase B avec un courant négatif.

Le moteur présent donc quatre pas de 90o par tour, et le passage d’une position vers la suivante est assuré par l’enclenchement de la phase adjacente. En tenant compte de la disposition relative desphases lorsque les courants IAet IB circulent, le couple moteur résultant s’écrit :

Cm = – K (IA sin 0– IB cos 0 )

Il est représenté en fonction de la position 0 et pour différentes combinaisons de courants sur la figure 1d.

Si l’on alimente deux phases à la fois par des courants égaux (figure 1c ), les champs magnétiques créés s’ajoutent vectoriellement ; le rotor se positionne à laposition intermédiaire ?/4 et présente un couple maximal K In . Les positions stables supplémentaires que l’on peut ainsi obtenir s’intercalent entre les précédentes ; le couple C?? , correspondant au cas I? = I? = In , est tracé sur la figure 1d. Le tableau 1 décrit les différentes positions d’équilibre.
Figure 2- Courant théorique pour différents modes d’alimentation

Figure 1 – Structureélémentaire à aimant permanent

Structure du moteur pas à pas

Commande d’axes en boucle ouverte

Nombre de pas /tour Np

Angle de pas ?= 360/Np

Fréquence f=nb pas/seconde

Vitesseangulaire n=(f/Np) trs/s

Différents type de moteur pas à pas unipolaire et bipolaire, (2 phase bipolaire),(4 phases unipolaire) le type de rotor et à aiment permanent à reluctance variable hybride figure 2

moteur moteur pas à pas à rotor lisse aimanté nombre de pas :Np=4p
ou
nom

Figure 2 – moteur pas à pasreluctance variable

Moteur à rotor avec denture, aimanté (moteur hybride) ou encore (moteur à reluctance variable)

Fonctionnement à pas complet :

Tableau de l’ordre des phases

Fonctionnement avec couple maximale
On aliment les bobines, deux par deux à chaque fois .il y a toujours quatre pas

Alimentation des bobines

Fonctionnement à demi-pas
Sion mélange les deux fonctionnement, on peut obtenir le double de pas ,pour faire un tour complet ,il faut 8 pas .On parle de demi pas .

Moteur à aiment permanent uni polaire
Dans les exemples précédents, on a vu que l’on alimente les enroulements dans les deux sens de courant, il existe des versions avec des demi-bobines (avec un point milieu). L’avantage est que l’on n’inversejamais le sens du courant, donc la commande est plus simple. Tout le problème est que l’on « double » le nombre d’enroulements, donc le moteur est plus coûteux et encombrant, néanmoins cela reste très courant pour les petites puissances.

Electronique de commande dans un enroulement (phase) moteur
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Étude du courant dans un enroulement (phase) du moteur

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