Moteur pas à pas

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Le moteur pas à pas permet de transformer une impulsion électrique en un mouvement angulaire. Ce type de moteur est très courant dans tous les dispositifs où l'on souhaite faire du contrôle de vitesse ou de position en boucle ouverte, comme par exemple les imprimantes.

On trouve trois types de moteurs pas à pas :

le moteur à réluctance variable
le moteur à aimants permanents
le moteur hybride, qui est une combinaison des deux technologies précédentes.

Sommaire

1 Historique
2 Moteur à réluctance Variable
3 Moteur à aimants permanents
- 3.1 Moteur à aimant permanent bi-polaire
- 3.2 Moteur à aimant permanent unipolaire
4 Le moteur hybride
5 Liens externes

[modifier] Historique

Le moteur pas à pas fut inventé par Marius LAVET en 1936 pour l'industrie horlogère.

[modifier] Moteur à réluctance Variable

Cette catégorie de moteurs doit son nom au fait que le circuit magnétique qui le compose s'oppose de façon variable à sa pénétration par un champ magnétique.

Ces moteurs sont composés d'un barreau de fer doux plus un certain nombre de bobines. Lorsqu'on alimente une bobine, elle devient un électroaimant et le barreau de fer cherche naturellement à s'orienter suivant le champ magnétique. On alimente la phase 1, puis la phase 2, puis la phase 3 .. si on veut changer le sens du moteur, il suffit de changer l'ordre d'alimentation des bobines.

Dans la pratique. Le barreau de ferrite a plusieurs dents (ici 6). Dès qu'on alimente la phase 2, il y a une rotation de 15 ° (i.e. 60° - 45° = 15 °). puis la phase 3 etc... Donc le moteur tourne de 15° dès qu'on alimente une phase. Il faut 24 impulsions pour faire un tour complet. C'est un moteur 24 pas.

Inconvenients : nécessite au moins trois bobinages, pour obtenir un cycle complet, pas de couple résiduel, c'est à dire que hors-tension, le rotor est libre, ce qui peut être problématique pour ce genre de moteur. La fabrication est assez délicate, les entrefers doivent être très faibles

Avantage du système : peu coûteux, une bonne précision. Dans l'exemple, avec seulement 4 enroulements, on obtient 24 pas (on peut facilement obtenir 360 pas). Le sens du courant dans la bobine n'a aucune importance.

[modifier] Moteur à aimants permanents

Les moteurs à aimant permanent sont semblables aux moteurs à réluctance variable, sauf que le rotor possède des pôles NORD et SUD aimantés. A cause des aimants permanents, le rotor demeure bloqué à sa dernière position lorsque le bloc d'alimentation cesse de fournir des impulsions.

Une façon simple de voir le système, est de placer une boussole entre deux aimants. Suivant la bobine qui est alimentée et le sens du courant. L'aimant va s'aligner avec le champ.

[modifier] Moteur à aimant permanent bi-polaire

[modifier] Fonctionnement à pas complet

Tableau récapitulatif de l'ordre des phases

Impulsion	Bobine A	Bobine A	Bobine B	Bobine B
T1	+	-
T2			+	-
T3	-	+
T4			-	+

[modifier] fonctionnement couple maximal

On alimente les bobines, deux par deux à chaque fois. Il y a toujours quatre pas.

Impulsion	Bobine A	Bobine A	Bobine B	Bobine B
T1	+	-	+	-
T2	+	-	-	+
T3	-	+	-	+
T4	-	+	+	-

[modifier] Fonctionnement à demi-pas

Si on mélange les deux fonctionnements, on peut obtenir le double de pas, pour faire un tour complet, il faut 8 pas. On parle alors de demi-pas.

[modifier] Moteur à aimant permanent unipolaire

Dans les exemples précédents, on a vu que l'on doit alimenter les enroulements dans les deux sens de courants, il existe des versions avec des demi-bobines (avec un point milieu), L'avantage est que l'on inverse jamais le sens du courant, donc la commande est plus simple. Tout le problème est que l'on "double" le nombre d'enroulement, donc le moteur est plus coûteux et encombrant, néanmoins cela reste très courant pour les petites puissances.

[modifier] Le moteur hybride

enfin il existe le moteur hybride mélange du moteur à aimant permanent et de la machine à reluctance variable. Lorsque le moteur n'est plus alimenté, le moteur s'arrête

[modifier] Fonctionnement

[modifier] Caractéristique dynamique

Les moteurs pas à pas dépassent rarement la vitesse de 200 tr/min. et l'ordre de grandeur de la vitesse maximale que peut atteindre le rotor est de 6000 tr/min.

[modifier] Influence de la charge

[modifier] Pilotage des bobines

Pour un moteur pas à pas type bipolaire.

C'est le principe du Pont en H, si on commande T1 et T4, Alors on alimente dans un sens, soit on alimente en T2 et T3, On change le sens de l'alimentation, donc le sens du courant.

Mini-conclusion : Le moteur bipolaire est plus simple à fabriquer, mais il nécessite 8 transistors alors que le moteur unipolaire ne nécessite que 4 transistors.