Motori passo-passo, brushless e universali RIEPILOGO Motori passo-passo, brushless e universali SUMMARY Stepping, brushless and universal motors

Motore passo-passo Il motore passo-passo è un motore a corrente continua che, a differenza di tutti gli altri, mantiene fermo l’albero di rotazione in una posizione d’equilibrio. Una volta alimentato si blocca in una ben precisa posizione angolare. The stepper motor is a d.c. motor that, unlike all other, maintains firm the rotation shaft in a position of equilibrium. Once powered locks itself in a very precise angular position.

Rotazione dell’albero Per ottenere la rotazione dell’albero di un motore passo-passo occorre inviare una serie d’impulsi di corrente, secondo una opportuna sequenza, in modo tale da farlo spostare, per scatti successivi (passi), dalla posizione d’equilibrio. Il motore passo- passo converte gli impulsi elettrici in rotazioni angolari dell’albero di una determinata frazione dell’angolo giro definita “passo”. To obtain the rotation of the shaft of a stepper motor is necessary to send a series of current pulses, according to a suitable sequence, so to move it, for subsequent steps, from the its position of equilibrium. The stepper motor converts electrical pulses of current in angular rotations of the shaft of a certain fraction of the lap angle defined “step”.

Tipi di motori passo-passo I motori passo-passo tradizionalmente si dividono in tre gruppi: motori a riluttanza variabile; motori a magnete permanente ; motori ibridi. In realtà, però, la quasi totalità dei motori passo- passo oggi reperibili sul mercato sono quelli ibridi. The stepper motor is traditionally divided into three groups: variable reluctance motors; permanent magnet motors; hybrid motors. In reality, however, almost all of the stepper motors available on the market today are those hybrids.

Impieghi dei motori passo-passo I motori passo-passo sono impiegati in tutte quelle applicazioni che richiedono movimenti discreti e molto precisi, come ad esempio nel trascinamento della carta nelle stampanti, nel movimento di masse tramite vite senza fine nelle macchine utensili, nei disk driver dei computer e in genere nei movimenti facenti capo a bracci robotizzati su due o più assi. The stepper motors are used in all those applications which require discrete and very precise movements, such as for example in the entrainment of the paper in printers, in the movement of masses with worm screw, in the machine tools, in the disk driver of the computers and in the movements headed by robotic arms on two or more axes.

Sistemi di pilotaggio elettronici Oltre all’angolo di passo, un altro parametro molto importante è la coppia massima fornita dal motore, il valore della quale fornisce un’indicazione sulla potenza del motore. La coppia di un motore passo-passo diminuisce all’aumentare della sua velocità di rotazione fino ad annullarsi per una velocità di passo n0. Il valore della coppia fornita dipende inoltre dall’intensità della corrente circolante negli avvolgimenti e dai sistemi di pilotaggio elettronici del motore. Apart from the angle of step, another very important parameter is the maximum torque supplied by the motor, the value of which provides an indication on the motor power. The torque of a stepper motor decreases with the increase of its speed of rotation to zero for a speed of step n0. The value of the torque supplied depends, also, on the intensity of the current flowing in the windings and by the electronic drive systems of the motor.

Comando di un motore passo-passo Qualsiasi sia il tipo di motore passo-passo, il suo odierno comando comporta l’utilizzo di un microprocessore o di un microcontrollore per generare la sequenza d’eccitazione, e di un circuito d’interfaccia di potenza, spesso realizzato con transistor, da collegare alle sue fasi. I motori unipolari sono facili da pilotare, ma a parità di potenza e di dimensioni sviluppano una potenza minore rispetto ai motori bipolari. Whatever the type of stepper motor, its command today involves the use of a microprocessor or a microcontroller to generate the sequence of excitation, and an interface circuit of power, often made with transistors, from connect to the its phases. The unipolar motors are easy to drive, but at the same power and size, develop a less power respect to the bipolar motors.

Spostamento angolare I motori passo-passo sono largamente utilizzati in tutte quelle applicazioni che richiedono precisione nello spostamento angolare e nella velocità di rotazione, quali la robotica e i servomeccanismi in generale. The stepper motors are widely used in all those applications requiring precision in the angular displacement and speed of rotation, such as robotics and servomechanisms in general.

Curva di coppia del motore Maggiore è la tensione di alimentazione dell’azionamento del motore passo-passo e migliore è la curva di coppia del motore. La coppia erogata non è costante ma decresce man mano che la velocità aumenta. The higher the supply voltage of the drive of the stepper motor and better is the torque curve of the motor. The torque delivered isn’t constant but decreases as the speed increases.

Perdita di passo La perdita di passo si verifica quando il rotore del motore non segue il campo magnetico rotante generato dallo statore. Ciò accade se il carico applicato supera la coppia istantanea che il motore passo-passo è in grado di erogare. The loss of step occurs when the rotor of the motor doesn’t follow the rotating magnetic field generated by the stator. This occurs if the applied load exceeds the instantaneous torque that the stepper motor is capable of delivering.

Motori brushless I motori brushless mantengono tutte le caratteristiche dei motori a corrente continua a magnete permanente senza i problemi connessi al collettore e alle spazzole in quanto ne sono privi (da qui il nome brushless = senza spazzola). Il collettore è sostituito da un dispositivo elettronico, spesso integrato all’interno del motore, che provvede al pilotaggio del motore. The brushless motors retain all the characteristics of a d.c. motor with permanent magnets without the problems connected to the collector and to the brushes because don’t have them (hence the name = without brushes). The collector has been replaced by an electronic device, often integrated within the motor, which provides to the driving of the motor.

Scintillii I motori brushless, essendo privi di spazzole, e quindi di eventuali scintillii, sono spesso utilizzati negli ambienti considerati ad alto rischio per la presenza di composti chimici volatili come, ad esempio, i carburanti. The brushless motors, being devoid of brushes, and thus of possible sparkles, are often used in environments considered high risk for the presence of volatile chemical compounds such as, for example, the fuels.

Velocità nel brushless La velocità nel brushless varia come nei motori a corrente continua aumentando o diminuendo la corrente negli avvolgimenti. In the brushless motors the speed varies as in the motors d.c. increasing or decreasing the current in the windings.