Caratteristiche principali

La fig.2.1 illustra la struttura di un tipico motore passo passo¹ che nel caso specifico è del tipo a riluttanza variabile. Utilizzando la figura si può studiare il funzionamento di questa macchina.

Figure 2.1: Principio di funzionamento di un motore a riluttanza variabile

Lo statore è caratterizzato dai suoi sei poli, mentre il rotore ne possiede quattro; entrambi sono costruiti in acciaio dolce.

Ogni polo dello statore è ricoperto da un avvolgimento come mostrato in fig.2.1. Gli avvolgimenti sono collegati in serie a due a due. Una fase è costituita dall'insieme di due avvolgimenti collegati in serie; quindi il motore della figura ha tre fasi.

L'alimentazione è fornita agli avvolgimenti tramite gli interruttori 1,2,3.

Quando si alimentano gli avvolgimenti della fase 1, tramite l'interruttore 1, si dice che la fase 1 è eccitata e ci si trova nello stato riportato in fig.2.1 (a). Il flusso magnetico esistente tra i poli eccitati dello statore e quelli del rotore è individuato dalle linee di forza. Nello stato (a) i due poli eccitati dello statore sono allineati con due dei quattro poli del rotore e quindi il sistema è in equilibrio.

Quando l'interruttore 2 viene chiuso, si eccita la fase 2 che va a sommarsi alla fase 1, si crea così un accumulo di flusso magnetico sui poli dello statore; nasce quindi una coppia che permette al rotore di ruotare in senso antiorario e di raggiungere lo stato rappresentato in fig.2.1 (c).

Da quanto detto sopra risulta evidente che ogni qual volta si effettua un'operazione di commutazione sugli interruttori 1,2 o 3 il rotore ruota di un angolo fisso chiamato angolo di passo, che in questo caso vale 30$~^\circ$.

Se ora si apre l'interruttore 1 il rotore compie un'altra rotazione di 30$~^\circ$ per raggiungere lo stato riportato in fig.2.1 (d), compiendo l'allineamento dei poli del rotore con i poli della fase eccitata dello statore. La posizione del rotore può essere controllata in unità di angolo di passo agendo sugli interruttori. Se il processo di chiusura e apertura di questi ultimi è svolto in modo sequenziale il rotore esegue un movimento di rotazione: la velocità media può essere controllata agendo sui tempi di apertura e chiusura degli interruttori.

Un sistema di pilotaggio per motori passo passo può essere realizzato inserendo, nel sistema analizzato, un circuito integrato digitale oppure un microprocessore come evidenziato dalla fig.2.2; diventa quindi naturale considerare tale tipo di motore come una macchina elettrica che converte degli ingressi digitali in movimento meccanico.

Se si confronta un sistema di controllo che utilizza motori passo passo con altri sistemi in grado di svolgere gli stessi compiti, si verifica come il primo abbia numerosi vantaggi: - per il controllo di posizione e di velocità normalmente non è necessaria la retroazione;

- l'errore di posizione non è cumulativo;

- il motore passo passo è compatibile con le moderne apparecchiature digitali.

Per queste ragioni, diverse classi di motori stepper vengono impiegati nelle stampanti o in sistemi automatizzati.

Figure 2.2: Sistema di pilotaggio di un motore passo passo