LES MOTEURS PAS A PAS

LES MOTEURS PAS A PAS
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•Moteur à aimant permanent
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•Moteur à réluctance variable
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•Moteur hybride
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•Lexique
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•Animation « flash » (P. ABATI)
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G. D’AQUINO/C.PALADINO
MOTEUR A AIMANT PERMANENT 1/5
Le moteur se compose :
- d’une partie mobile (rotor) constituée par
un aimant.
-d’une partie fixe (stator)
constituée de deux noyaux
ferromagnétiques.
Sur ces noyaux, on trouve des bobines;
ce sont donc des électroaimants. On
peut légèrement augmenter le nombre
d’électroaimants (3 ou 4) afin
d’obtenir une meilleure résolution.
Elle est cependant limitée.
Lorsqu’un courant électrique traverse une
bobine, un champ magnétique est créé (règle
du « tire-bouchon »). Le rotor s’aligne sur
l’électroaimant. Le couple est assez élevé.
N
S
N
S
MOTEUR A AIMANT PERMANENT 2/5
Mode Plein pas
Fonctionnement sur une phase
0
I+
0
I-
N
N
I+
0
I0
S
B2
S
S
N
N
S
Pour une rotation dans le sens
horaire, la séquence est :
B1
B1
S
Les bobines sont alimentées
l’une après l’autre.
N
S
N
N
S
S
N
B2
Si l ’on veut changer le sens de rotation, on inverse l’ordre de la séquence.
MOTEUR A AIMANT PERMANENT 3/5
Mode Plein pas
Fonctionnement sur deux phases (couple maximal)
Les bobines sont alimentées
simultanément.
S
S
N
S
N
Pour une rotation dans le sens
horaire, la séquence est :
B1
I+
III+
B2
I+
I+
II-
B1
N
S
N
N
S
B2
Si l ’on veut changer le sens de rotation, on inverse l’ordre de la séquence.
MOTEUR A AIMANT PERMANENT 4/5
Mode Demi-pas
N
S
N
B1
N
S
N
S
S
S
S
N
S
N
Le fonctionnement est une fusion
des deux précédents. On alterne
l’alimentation d’une phase et de
deux phases.
Pour une rotation dans le sens
anti-horaire, la séquence est :
B1
B2
0
IIII0
II+
0
I+
I+ I+
I+ 0
I+ I-
N
N
S
N
S
N
S
B2
Si l ’on veut changer le sens de rotation, on inverse l’ordre de la séquence.
MOTEUR A AIMANT PERMANENT 5/5
Alimentation unipolaire
Dans ce type de moteur, le stator
comporte 2 bobines sur chaque noyau.
Les deux bobines ont (en général)
un point commun. Ce moteur est utilisé
quand on ne dispose pas d’une
alimentation symétrique.
N
S
N
S
L’application d’un courant
dans la première bobine
entraîne un champ Nord – Sud.
L’application d’un courant
dans la deuxième bobine
entraîne un champ Sud - Nord.
On n’alimente jamais deux bobines sur le même noyau en même temps.
MOTEUR A RELUCTANCE VARIABLE 1/5
Le rotor est en fer doux
non aimanté.
Il est muni de dents.
B1
Le stator est constitué par
des bobines. On représente ici
3 bobines :
B1-B’1/ B2-B’2/ B3-B’3
Lorsque l’on alimente une
bobine (ici B2), celle-ci crée un
champ magnétique.
Les lignes de champ passent plus
facilement dans le fer que dans
l’air
car
la
perméabilité
magnétique du fer est beaucoup
plus grande.
B’1
MOTEUR A RELUCTANCE VARIABLE 2/5
Le rotor étant monté sur un axe
de rotation,
B1
il tourne de manière à aligner 2 dents
(les plus proches)
sur la bobine alimentée (ici B2).
C’est la règle du flux maximum
B’1
MOTEUR A RELUCTANCE VARIABLE 3/5
B1
Si on alimente la bobine
B3, le rotor se déplace,
pour aligner une paire de
dents (la plus proche)
sur cette bobine.
Si on alimente la bobine B1,
un nouveau déplacement se
produit. Et ainsi de suite.
B’1
MOTEUR A RELUCTANCE VARIABLE 4/5
La commande du moteur est relativement
simple, elle se fait en alimentant
successivement les bobines.
B1
Le sens du champ magnétique est
quelconque. Le sens du courant
n’a aucune influence. Donc la
polarisation des bobines peut se
faire dans les deux sens.
B’1
MOTEUR A RELUCTANCE VARIABLE 5/5
La résolution dépend
du nombre de dents du rotor (ici 4)
et du nombre de paire de pôles du
stator (ici 3)
Ici, c’est un moteur à 12 (4x3) pas
par tour.
B1
Si l ’on double le nombre
de dents, on double
la résolution: 24 pas par tour.
On voit donc qu’un moteur à
réluctance variable peut
avoir une grande résolution,
mais le couple est faible, en
particulier à l’arrêt, quand
aucune bobine n’est alimentée (couple nul).
B’1
MOTEUR HYBRIDE 1/2
Le moteur hybride regroupe les
avantages du moteur à aimant
permanent (couple) et ceux du
moteur à réluctance variable
(résolution).
Le rotor est un empilement, sur
un même axe, de 2 (ou plus)
aimants circulaires munis de
dents
Le stator est constitué de bobines
comme les autres types de moteurs
La commande est identique à celle du
moteur à aimant permanent.
MOTEUR HYBRIDE 2/2
La figure représente les 2
rotors développés. On voit
que la commutation du
courant d’une bobine vers
une autre, décalée de 90
degrés, provoque le déplacement du rotor d’un pas.
Ici le pas vaut 3,6 °. La
résolution est donc de 100
pas par tour.
Avant
Après
Lexique 1/2
•
•
•
•
Rotor: c’est la partie mobile, qui tourne autour d’un axe de rotation.
Stator: c’est la partie fixe, constituée d’électroaimants
Phase: une ou plusieurs bobines alimentées simultanément
Réluctance: c’est le quotient de la force magnétomotrice d’un circuit
magnétique par le flux d’induction qui le traverse ( synonyme : résistance
magnétique). Dans un moteur à réluctance variable, le rotor se déplace de
manière à présenter une résistance minimale au passage du flux magnétique;
c’est la règle du flux maximal.
• Résolution: c’est le nombre de pas par tour d’un moteur pas à pas. Certains
constructeurs indiquent l’angle de pas. Exemple: un moteur dont l’angle de pas
vaut 3,6° a une résolution de 100 pas par tour.
Lexique 2/2
• Alimentation unipolaire: les bobines sont traversées par un courant qui est
toujours dans le même sens. La commande d’une phase ne nécessite qu’un seul
transistor mais il faut 2 bobines sur chaque noyau pour pouvoir polariser les
électroaimants dans les 2 sens.
• Alimentation bipolaire: les bobines sont traversées par un courant qui peut
changer de sens, ce qui permet de changer la polarité de l’électroaimant. Chaque
phase est commandée par un " pont en H " (4 transistors).