Motores
paso a paso con rotor de imán permanente
En lo que se refiere a la esencia de su funcionamiento,
un motor paso a paso clásicamente siempre se ha comparado a un motor síncrono:
un campo magnético rotativo, controlado aquí por un dispositivo electrónico,
pone en funcionamiento al rotor, que es un imán permanente
En este tipo de motores, como en todos, caben destacar
dos partes principales (rotor y estator); como se puede ver en la figura
4, estos motores pueden constar de dos o más estatores, oportunamente
bobinados.
En todo instante, el campo magnético producido
por una de las fases en particular dependerá de la intensidad de corriente
de esa fase. Si la intensidad es cero, el campo magnético también será
nulo. Si la intensidad es máxima, el campo magnético tendrá una fuerza
máxima.
Por otro lado, dado que el rotor es un imán perma-nente,
si se permite el giro de éste dentro de un campo magnético, acabará por
orientarse hasta la total alineación con el campo. De otro lado, si el
campo magnético giratorio es intenso, se origina un par, capaz de accionar
una determinada carga.
Dependiendo del tipo de bobinas que se encuentran
devanadas simétricamente sobre los estatores (y, por tanto, del modo de
crear el campo giratorio) se pueden clasificar estos tipos de motores
en:
- paso a paso bipolares.
- paso a paso unipolares.
Motores
paso a paso bipolares
En el esquema de la figura 4 aparece uno de estos
motores con dos estatores, sobre cada uno de los cuales se ha devanado
una bobina (1 y U), las cuales se encuentran conectadas directamente a
unos conmutadores de control que, como se verá más adelante, podrán ser
sustituidos por las líneas de entrada y salida de nuestro ordenador debidamente
programadas.
Como las bobinas se encuentran distribuidas simétricamente
en torno al estator, el campo magnético creado dependerá en magnitud de
la intensidad de corriente por cada fase, y en polaridad magnética, del
sentido de la corriente que circule por cada bobina. De este modo el estator
adquiere la magnetización correspondiente, orientándose el rotor según
ella (fig. 4a). Si el interruptor 1.1 se conmuta a su segunda posición
(fig. 4b), se invierte el sentido de la corriente que circula por T y
por tanto la polaridad magnética, volviéndose a reorientar el rotor (el
campo ha sufrido una rotación de 90º en sentido antihorario, haciendo
girar el rotor 90º en ese mismo sentido). Con esto se llega a la conclusión
de que para dar una vuelta completa serían necesarios cuatro pasos de
90º cada uno (el ciclo completo se puede seguir en la figura 4a,b,c,d).
Ahora bien, este tipo de motores también puede
funcionar de un modo menos "ortodoxo", pero que nos va a permitir doblar
el número de pasos, si bien a costa de la regularidad del par. Esto se
consigue de la siguiente manera: en principio, al igual que en el anterior
fondo de funcionamiento, por los devanados T y U se hace circular una
corriente, de tal modo que el estator adquiere la magnetización correspondiente
y por lo tanto el rotor se orienta según ella. Ahora bien, al contrario
que en el caso anterior, antes de conmutar el interruptor I.1 a su segunda
posición, se desconectará el devanado T, reorientándose por consiguiente
el rotor, pero la mitad de un paso (45º).
Motores
paso a paso unipolares
Los motores paso a paso unipolares, en cuanto a
construcción son muy similares a los anteriormente descritos excepto en
el devanado de su estator (fig. 5). En efecto, cada bobina del estator
se encuentra dividida en dos mediante una derivación central conectada
a un terminal de alimentación. De este modo, el sentido de la corriente
que circula a través de la bobina y por consiguiente la polaridad magnética
del estator viene determinada por el terminal al que se conecta la otra
línea de la alimentación, a través de un dispositivo de conmutación. Por
consiguiente las medias bobinas de conmutación hacen que se inviertan
los polos magnéticos del estator, en la forma apropiada. Nótese que en
vez de invertir la polaridad de la corriente como se hacía en los M.P.P.
bipolares se conmuta la bobina por donde circula dicha co-rriente.
Al igual que los M.P.P. bipolares, es posible tener
resoluciones de giro correspondientes a un semipaso. Ahora bien, dado
que las características constructivas de estos motores unipolares son
idénticas a las de los bipolares, se puede deducir que los devanados tanto
en uno como otro caso ocuparán el mismo espacio, y por tanto es evidente
que por cada fase tendremos menos vueltas o bien el hilo de cobre será
de una sección menor. En cualquiera de los dos casos se deduce la disminución
de la relación de amperios/vuelta. Por tanto, a igualdad de tamaño los
motores bipolares ofrecen un mayor par.
Hasta aquí se ha venido describiendo el funcionamiento
de los M.P.P. con dos estatores, si bien es posible aumentar el número
de éstos para mejorar la resolución angular.