Pourquoi un moteur pas à pas?

Pourquoi un moteur pas à pas?

Fonctionnement du moteur pas à pas

Il est devenu plus difficile de choisir le bon moteur électrique pour un projet en raison des progrès de la technologie des moteurs au cours des dernières décennies. Le simple moteur à courant continu est désormais devenu une catégorie à part entière de moteurs, qui transforment tous le courant continu en énergie mécanique de manière unique. Cet article vise à aider les personnes intéressées par les moteurs à comprendre les différences fondamentales entre deux types de moteurs CC : le moteur CC traditionnel (le moteur CC à balais) et le moteur pas à pas plus récent. Bien que tous deux fonctionnent avec du courant continu, leurs structures, leurs principes de fonctionnement et leurs fonctions sont distincts. Cet article mettra en évidence ces propriétés afin d’aider les concepteurs à choisir le meilleur moteur pour leurs spécifications. Toutefois, avant de poursuivre, il peut être utile de lire nos articles sur les moteurs pas à pas, les moteurs CC à enroulement en série et les moteurs CC à dérivation, qui fournissent des informations supplémentaires sur ces conceptions prolifiques.

Les moteurs CC, comme leur nom l’indique, utilisent un courant continu (provenant par exemple de batteries ou d’autres sources d’alimentation non alternées) pour générer une rotation de sortie. Cette classe de moteurs est divisée en moteurs CC à balais et moteurs CC sans balais, mais leur forme la plus courante est typique d’une conception à balais (pour comprendre pourquoi, lisez nos articles sur les moteurs sans balais et les moteurs à balais). Le moteur CC commun a une configuration similaire à celle illustrée dans la Figure 1, qui montre comment les composants de base sont câblés ensemble :

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Courant du moteur pas à pas

Un moteur pas à pas, dans sa définition la plus élémentaire, est un dispositif électromécanique qui convertit l’énergie électrique en énergie mécanique. Plus précisément, il s’agit d’un moteur sans balais qui peut diviser une rotation complète en un nombre égal de pas et qui peut être contrôlé avec précision sans mécanisme de rétroaction lorsque le moteur est correctement dimensionné pour l’application.

Les principaux types de moteurs pas à pas comprennent les moteurs pas à pas à aimant permanent, les moteurs pas à pas à réluctance variable et les moteurs pas à pas synchrones hybrides. Bien que ces trois types de moteurs varient dans leur fonctionnement, chacun apporte un certain nombre d’avantages à certaines applications par rapport à leurs homologues servomoteurs.

Toutes les applications ne bénéficient pas d’un moteur pas à pas, mais dans un environnement approprié, les moteurs pas à pas peuvent être idéaux. Tout d’abord, les moteurs pas à pas ont un couple total à l’arrêt, et l’angle de rotation du moteur est proportionnel à l’impulsion d’entrée. Essentiellement, les moteurs pas à pas offrent un excellent contrôle de la vitesse, un positionnement précis et une répétabilité du mouvement.

De plus, les moteurs pas à pas sont très fiables car ils ne comportent pas de balais de contact. Cela minimise les défaillances mécaniques et maximise la durée de vie du moteur. Ces moteurs peuvent être utilisés dans un large éventail d’environnements, car il est possible d’atteindre de nombreuses vitesses de rotation différentes, la vitesse étant proportionnelle à la fréquence des entrées d’impulsions.

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Guide moteur pas à pas

Parmi les applications industrielles et scientifiques des moteurs pas à pas, citons la robotique, les machines-outils, les machines de prise et de mise en place, les machines automatisées de découpe et de collage de fils, et même les dispositifs précis de contrôle des fluides.

Chaque révolution du moteur pas à pas est divisée en un nombre discret de pas, dans de nombreux cas 200 pas, et le moteur doit recevoir une impulsion distincte pour chaque pas. Le moteur pas à pas ne peut effectuer qu’un seul pas à la fois et chaque pas est de la même taille.

Comme chaque impulsion fait tourner le moteur d’un angle précis, généralement de 1,8°, la position du moteur peut être contrôlée sans aucun mécanisme de retour. Au fur et à mesure que la fréquence des impulsions numériques augmente, le mouvement des pas se transforme en une rotation continue, la vitesse de rotation étant directement proportionnelle à la fréquence des impulsions.

Les moteurs pas à pas sont utilisés quotidiennement dans des applications industrielles et commerciales en raison de leur faible coût, de leur grande fiabilité, de leur couple élevé à faible vitesse et de leur construction simple et robuste qui fonctionne dans presque tous les environnements.

Moteur pas à pas nema 17

Le meilleur moteur est celui qui répond aux exigences de l’application.    Toutefois, lorsque les servomoteurs et les moteurs pas à pas répondent tous deux aux exigences de base d’une application de positionnement, il est important de mieux comprendre les deux technologies pour prendre une décision éclairée.

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Bien que les servomoteurs et les moteurs pas à pas utilisent tous deux des aimants permanents dans le rotor et des électroaimants dans le stator pour générer un mouvement, et qu’ils nécessitent tous deux des circuits de commande, il existe des différences fondamentales dans leur conception.    La section suivante explique comment ces différences fondamentales affectent leurs performances.

Un moteur pas à pas peut être commandé pour se déplacer vers une position, s’arrêter, puis se maintenir, tandis qu’un servomoteur doit “chasser” la position cible avec le retour du codeur et utiliser le “servoverrouillage” pour générer un couple de maintien.    L’une des principales différences entre la conception d’un servomoteur et celle d’un moteur pas à pas qui permet d’obtenir ce résultat est l’existence ou l’absence d’un codeur et le nombre de pôles.    Alors que le codeur augmente la longueur du moteur, le nombre de pôles affecte les performances du moteur.