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Les moteurs pas à pas sont un type particulier de moteurs électriques qui se caractérisent par un contrôle précis des mouvements et un positionnement exact.

Ils sont souvent utilisés dans des applications où la précision et la répétabilité sont cruciales.

Vous trouverez ci-dessous le mode de fonctionnement, le système de commande et un aperçu des types et domaines d'application des moteurs pas à pas, ainsi que leurs avantages et inconvénients.

Comment fonctionnent les moteurs pas à pas ?

Les moteurs pas à pas se déplacent selon des pas angulaires fixes qui sont commandés par des impulsions électriques. Chaque impulsion déplace le rotor d'un certain angle.
Dans ce contexte, les termes "pas complet", "demi-pas" et "micro-pas" sont utilisés pour les moteurs pas à pas. Par exemple, un moteur à pas complet de 1,8° possède 200 positions individuelles pour une rotation complète de 360°. 360:200=1.8. Le moteur à demi-pas de 0,9° atteint 400 positions individuelles au cours d'une rotation de 360°. 360:400=0.9. Les micro-moteurs pas à pas peuvent atteindre 1/5, 1/10, 1/16, 1/32, 1/125 et 1/250 d'un pas complet en utilisant des commandes de moteur sophistiquées.

Contrôle des moteurs pas à pas :

Les moteurs pas à pas nécessitent des contrôleurs spéciaux, généralement appelés contrôleurs ou pilotes de moteurs pas à pas. Ceux-ci génèrent les impulsions électriques nécessaires pour contrôler le mouvement des moteurs et peuvent être analogiques ou numériques.
La résolution des pas peut être augmentée grâce au micropas, ce qui permet d'obtenir des mouvements plus fluides et une plus grande précision.
Dans certains cas, une boucle de rétroaction (boucle fermée) est utilisée pour s'assurer que le moteur ne perd pas de pas et maintient la position exacte.

Types de moteurs pas à pas :

1. Moteur pas à pas à réluctance :
Dans le moteur pas à pas à réluctance, le rotor est constitué d'un noyau denté en fer doux. Grâce à ce matériau, le champ magnétique disparaît lorsque le courant du stator est coupé. Lorsque le courant est activé, le flux magnétique traverse le noyau de fer doux du rotor. La rotation du rotor se produit parce que la dent la plus proche du rotor est attirée par la denture du stator (partie fixe et inamovible du moteur), ce qui réduit la résistance magnétique. Comme le moteur pas à pas à réluctance ne contient pas d'aimants permanents, il ne présente pas non plus de couple de cogging lorsque le courant est coupé, contrairement au moteur pas à pas à aimants permanents.

2. Moteur pas à pas à aimant permanent :
Dans les moteurs pas à pas à aimants permanents, le stator est constitué de fer doux et le rotor d'aimants permanents avec des pôles nord et sud alternés. Le champ magnétique du stator est utilisé pour aligner le rotor à aimants permanents de manière à créer un mouvement rotatif. Avec les moteurs pas à pas à aimants permanents, le nombre de pôles (et donc la résolution) est limité. L'un des avantages du moteur pas à pas à réluctance est son couple plus élevé. La course d'induction plus importante (champ magnétique intérieur de -Bmax à +Bmax) entraîne des forces magnétiques plus élevées, ce qui se traduit par un couple plus important. En principe, le moteur pas à pas PM est un moteur synchrone dans lequel la résolution a été augmentée en augmentant le nombre de paires de pôles.

3. Moteur pas à pas hybride :
Les moteurs pas à pas hybrides combinent les propriétés des moteurs pas à pas à réluctance et à aimant permanent. Les moteurs pas à pas hybrides ont un stator à plusieurs pôles dentés et un rotor à aimant permanent. Les moteurs pas à pas hybrides standard ont 200 dents de rotor et se déplacent à des angles de pas de 1,8° chacun. Les moteurs pas à pas hybrides sont utilisés dans de nombreuses applications en raison de leur couple statique et dynamique élevé et de leur vitesse de pas très élevée.

4. Moteurs pas à pas à disque magnétique :
Les moteurs pas à pas à aimant disque sont des moteurs micropas avancés qui offrent des performances moteur plus dynamiques, une résolution de pas plus fine et une accélération plus élevée que les autres types de moteurs pas à pas. L'aimant fin du disque permet des résolutions de pas plus fines pour une taille donnée, une accélération plus élevée et une vitesse de pointe supérieure à celle des moteurs pas à pas conventionnels. Les moteurs à disque magnétique sont particulièrement adaptés aux applications qui nécessitent la précision d'un moteur pas à pas et la vitesse et l'accélération d'un moteur à courant continu sans balais. Une boucle de contrôle fermée offre un avantage économique par rapport à une solution servo.

Domaines d'application des moteurs pas à pas :

Les moteurs pas à pas conviennent à de nombreuses applications de contrôle des mouvements. Ils sont souvent utilisés dans des domaines où un positionnement précis est nécessaire :

1. Technologie de fabrication industrielle :
Par exemple, dans les fraiseuses à commande numérique pour contrôler les mouvements de la fraise le long des axes X, Y et Z,

2. les imprimantes 3D :
Dans les imprimantes 3D, pour déplacer avec précision l'extrudeuse et la plate-forme d'impression.

3. Robotique :
Les articulations d'un bras robotisé sont souvent actionnées par des moteurs pas à pas afin de garantir des mouvements précis.

4. Contrôle et automatisation :
Les moteurs pas à pas sont largement utilisés dans les systèmes de contrôle industriels, par exemple pour commander des vannes et des bandes transporteuses.

5. Systèmes optiques :
Les moteurs pas à pas sont utilisés dans les télescopes et les microscopes pour ajuster avec précision la position des lentilles et des miroirs.

6. Technologie médicale :
Les moteurs pas à pas sont utilisés dans les appareils médicaux qui nécessitent des mouvements précis, tels que les pompes à seringues ou les dispositifs de dosage.

Avantages des moteurs pas à pas :

• Grâce à leur mouvement pas à pas fixe, les moteurs pas à pas peuvent s'approcher très précisément d'une position sans avoir besoin d'un système de rétroaction tel qu'un codeur.
• Ils sont commandés par de simples séquences d'impulsions, ce qui facilite leur intégration dans des systèmes électroniques.
• Couple très élevé, même à faible vitesse.
• Démarrage rapide grâce à un couple élevé, arrêt facile grâce à un couple de maintien élevé. Cela permet de changer rapidement le sens de rotation. La conception simple de la caractéristique de démarrage et d'arrêt est également très importante pour de nombreuses applications.
• La simplicité de la commande du moteur est une autre caractéristique positive importante.

Inconvénients des moteurs pas à pas :

• Les moteurs pas à pas peuvent perdre des pas en cas de surcharge ou d'alimentation insuffisante, ce qui entraîne des imprécisions.
• À certaines vitesses, les moteurs pas à pas peuvent développer des résonances qui entraînent des vibrations et du bruit.
• Les moteurs pas à pas peuvent également consommer de l'énergie à l'arrêt, ce qui augmente la consommation d'énergie.

Les moteurs pas à pas sont des entraînements polyvalents et fiables, indispensables dans de nombreuses applications précises et exigeantes. Le choix du bon moteur et la sélection minutieuse du contrôleur sont essentiels pour tirer pleinement parti de cette technologie.

Vous trouverez ci-dessous un aperçu des principaux critères à prendre en compte lors de l'achat de moteurs pas à pas :

Lors de l'achat de moteurs pas à pas, plusieurs facteurs importants doivent être pris en compte pour s'assurer que le moteur convient à l'application en question.

• L'angle de pas indique de combien de degrés l'arbre du moteur se déplace à chaque pas. Un angle de pas plus petit permet d'obtenir une résolution plus élevée et donc des mouvements plus précis. Pour les applications nécessitant une grande précision, il est préférable d'utiliser un angle de pas faible.
• Le couple de maintien est le couple maximal que le moteur peut maintenir en position statique. Un couple de maintien élevé est important si le moteur doit maintenir des charges lourdes, en particulier à l'arrêt.
• Le courant nominal indique le courant dont le moteur a besoin à pleine charge et la tension nominale indique la tension de fonctionnement du moteur. Le contrôleur de moteur (pilote) doit prendre en charge ces paramètres. Un courant nominal plus élevé peut fournir plus de puissance, mais nécessite également un refroidissement approprié.
• La fréquence de pas indique le nombre de pas que le moteur peut effectuer par seconde. Une fréquence de pas plus élevée permet des mouvements plus rapides, mais nécessite également une électronique de commande conçue en conséquence.
• Les codeurs surveillent la position de l'arbre du moteur et peuvent être utilisés pour un contrôle précis. Les codeurs sont essentiels dans les applications qui nécessitent un retour d'information sur la position réelle.
• La taille du moteur, souvent spécifiée dans les formats NEMA (par exemple NEMA 17, NEMA 23), décrit les dimensions physiques du moteur. La taille doit correspondre à la conception mécanique de l'application
• Le type d'arbre (lisse, plat ou fileté) et son diamètre déterminent le mode de connexion mécanique du moteur. L'arbre doit être compatible avec le réducteur ou l'accouplement utilisé.
• Les moteurs unipolaires et bipolaires se distinguent par le type de bobinage et de circuit. Les moteurs bipolaires offrent souvent un couple plus élevé, tandis que les moteurs unipolaires sont plus faciles à contrôler.
• Les conditions environnementales telles que la température, l'humidité et la poussière peuvent affecter les performances et la durée de vie du moteur. Le moteur doit être adapté aux conditions environnementales spécifiques dans lesquelles il sera utilisé.
• Il est conseillé de choisir le moteur non seulement en fonction du prix, mais aussi de la qualité et de la fiabilité.

Le choix du bon moteur pas à pas dépend fortement des exigences spécifiques de l'application. Il vaut la peine de vérifier attentivement les données techniques et de consulter éventuellement des experts pour faire le meilleur choix.

Les moteurs pas à pas peuvent être achetés auprès de différents fournisseurs. Des informations complètes sur les fabricants et les fournisseurs de moteurs pas à pas du monde entier peuvent être trouvées sur Exportpages.