moteur pas à pas à 5 phases

Qu’est-ce qu’un moteur pas à pas à 5 phases ?

Les moteurs pas à pas sont des moteurs dont l’angle et la vitesse de rotation peuvent être contrôlés par des signaux d’impulsion et sont utilisés lorsqu’un positionnement précis est nécessaire. Parmi les moteurs pas à pas, ceux dont l’angle de mouvement est de 0,72° par impulsion sont appelés moteurs pas à pas à 5 phases.

Utilisations des moteurs pas à pas à 5 phases

Les moteurs pas à pas sont utilisés dans les machines qui nécessitent un positionnement particulièrement précis, telles que les machines FA, les équipements de fabrication de semi-conducteurs, d’écrans plats et de panneaux solaires, les équipements d’analyse, les équipements médicaux et les scènes de précision, où un contrôle de haute précision est nécessaire. Les principales applications des moteurs pas à pas se situent dans les domaines où une commande de précision particulièrement élevée est requise, comme dans les moteurs pas à pas à 5 phases.

Principe des moteurs pas à pas à 5 phases

Les moteurs pas à pas, comme les moteurs ordinaires, se composent principalement d’un “rotor” et d’un “stator”. Cependant, afin de contrôler l’angle de rotation avec une grande précision, le rotor et le stator présentent les caractéristiques suivantes :

• Rotor
  Le rotor est le rotor à l’intérieur du moteur pas à pas. Le rotor se compose de quatre parties : deux rotors, un aimant et un arbre de rotor, chacun ayant 50 petites dents sur sa périphérie. Les petites dents sont régulièrement espacées, de sorte qu’un pas est de 7,2°. Les rotors sont assemblés avec un désalignement de 3,6° l’un par rapport à l’autre et contiennent un aimant permanent. Cette structure magnétise un rotor sur le pôle N et l’autre sur le pôle S.
• Stator
  Le stator est la partie extérieure du rotor et, comme pour un moteur standard, il comporte des enroulements autour d’un noyau de fer. En particulier dans les moteurs pas à pas à 5 phases, un ensemble de “phases” est formé dans des positions opposées sur le rotor, de la phase A à la phase E, soit un total de dix en ligne. Le stator de chaque phase comporte également de petites dents, avec un pas de 7,2°.

Avec les composants ci-dessus, un moteur pas à pas à 5 phases peut être utilisé selon la procédure suivante :

1. Un courant est appliqué à la phase A du stator afin d’exciter le pôle S. Les petites dents du rotor, qui ont un pas de 7°, peuvent être excitées. Les petites dents du rotor, qui sont magnétisées sur le pôle N, s’attirent et s’arrêtent. Le désalignement entre les petites dents du pôle B voisin et les petites dents du rotor aimanté sur le pôle S de l’autre côté est de 0,72°.
2. Ensuite, on fait passer un courant dans la phase B du stator et le stator est excité au pôle N. Les petites dents du pôle B du rotor sont magnétisées au pôle S de l’autre côté. Les petites dents des pôles de la phase B et les petites dents du rotor, qui ont été déplacées de 0,72°, s’attirent mutuellement et le stator tourne de 7,2° et s’arrête.

Le principe de fonctionnement d’un moteur pas à pas à 5 phases est de faire tourner le rotor de 7,2° en répétant l’opération ci-dessus : la phase du stator à exciter passe continuellement de la phase A à la phase B et à la phase C, l’une après l’autre. Le signal électrique de commande est “une impulsion pour un cycle de mise sous tension/hors tension” et lorsqu’une impulsion est entrée, l’arbre de sortie du moteur tourne d’un angle de pas (0,72° pour 5 phases).

Caractéristiques des moteurs pas à pas à 5 phases

Les moteurs pas à pas présentent les principales caractéristiques suivantes :

• Ils sont compacts et peuvent générer des couples élevés, ce qui permet de les démarrer et de les arrêter fréquemment.
• Une force de maintien est générée même lorsque le moteur est arrêté, de sorte que la position arrêtée peut être maintenue même sans frein mécanique.
• Par rapport aux servomoteurs ayant des dimensions d’angle de montage équivalentes, il est possible d’entraîner des charges inertielles plus importantes.

En plus de ces caractéristiques, les moteurs pas à pas à 5 phases sont utilisés pour entraîner les platines XY des microscopes, par exemple, car ils peuvent être positionnés avec une grande précision.

Câblage des moteurs pas à pas à 5 phases

Les caractéristiques des moteurs pas à pas à 5 phases dépendent de la méthode de câblage. Lors de la conception d’un appareil, il est important de connaître la méthode de câblage afin d’obtenir un équilibre entre le coût et les performances qui conviennent à l’appareil. Les méthodes de câblage comprennent le câblage en étoile, en pentagone et le nouveau câblage en pentagone.

Contrôle des moteurs pas à pas à 5 phases

Les moteurs pas à pas optimisent leurs caractéristiques en réglant leur vitesse de rotation en fonction du temps. Le réglage de la vitesse de rotation en fonction du temps est généralement appelé schéma de fonctionnement, et il existe deux schémas différents.

• Schéma de fonctionnement à démarrage automatique
  Il s’agit d’un schéma de fonctionnement dans lequel le moteur tourne à la même vitesse de rotation du début à la fin. Il est appelé entraînement rectangulaire parce que le graphique de la vitesse et du temps forme un carré (rectangle).
• Schéma de fonctionnement de l’entraînement trapézoïdal
  Il s’agit d’un schéma de fonctionnement dans lequel le moteur tourne d’abord à une vitesse lente, augmente progressivement jusqu’à une vitesse plus élevée, tourne à la vitesse maximale pendant un certain temps, puis diminue progressivement jusqu’à une vitesse plus faible et s’arrête. On parle d’entraînement trapézoïdal parce que le graphique de la vitesse et du temps a une forme trapézoïdale.

La vitesse de rotation du moteur est déterminée par les facteurs suivants :

• Les caractéristiques du moteur choisi
• La masse de l’objet à déplacer
• Le frottement appliqué à l’objet à déplacer
• La puissance appliquée au moteur
• La méthode de câblage du moteur
• La façon dont le moteur est excité

Les caractéristiques du moteur choisi, en particulier l’inertie du rotor, sont d’une importance capitale, surtout lorsque le moteur est utilisé dans des applications qui nécessitent un mouvement et un arrêt rapides.

Différences entre les moteurs pas à pas à 5 phases et à 2 phases

Les moteurs pas à pas à 5 phases sont généralement très chers par rapport aux moteurs pas à pas à 2 phases, mais les moteurs pas à pas à 5 phases offrent un angle de rotation du moteur par pas (la plus petite unité de rotation donnée au moteur) plus petit que les moteurs pas à pas à 2 phases. Par conséquent, les moteurs pas à pas à 5 phases sont choisis lorsque les caractéristiques suivantes sont requises :

• Lorsque l’on souhaite faire tourner le moteur à un angle très faible
• Lorsqu’un faible niveau de bruit est requis