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 charge se 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 de l’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 des phases 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 la position intermédiaire π/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 Cαβ , correspondant au cas Iα = Iβ = 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 – Structure