اصول کارکرد استپ موتور(Stepper Motor) مانند همه موتورهای الکتریکی است، موتورهای پله‌ای دارای یک قسمت ثابت (استاتور) و یک قسمت متحرک (روتور) هستند. روی استاتور، دندانه‌هایی وجود دارد که سیم پیچ‌ها روی هم پیچ شده‌اند، در حالی که روتور، یک آهنربای دائمی یا یک هسته آهنی با رلوکتانس متغیر است.
عملکرد موتور پله‌ای به شرح زیر است:
با انرژی دادن به یک یا چند فاز استاتور، یک میدان مغناطیسی توسط جریانی که در سیم پیچ می‌گذرد ایجاد می‌شود و روتور با این میدان هماهنگ می‌شود.
با تامین فازهای مختلف به صورت متوالی می‌توان روتور را با مقدار مشخصی چرخاند تا به موقعیت نهایی مطلوب برسد. شکل 1 نمایشی از اصول کار را نشان می‌دهد.
در ابتدا، سیم پیچ A انرژی می‌گیرد و روتور با میدان مغناطیسی که تولید می‌کند، در یک راستا قرار می‌گیرد. وقتی سیم پیچ B روشن می‌شود، روتور در جهت عقربه‌های ساعت 60 درجه می‌چرخد تا با میدان مغناطیسی جدید هماهنگ شود. هنگامی که سیم پیچ C روشن می‌شود، همین اتفاق می‌افتد.
در تصاویر زیر، رنگ دندانه‌های استاتور جهت میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط سیم پیچ استاتور را نشان می‌دهد.
ساختار استپ موتور
برای استپ موتور، اساساً سه نوع روتور وجود دارد:
1-روتور آهنربای دائمی
روتور یک آهنربای دائمی است که با میدان مغناطیسی تولید شده توسط مدار استاتور هماهنگ است. این راهکار، ایجاد یک گشتاور خوب و همچنین گشتاور بازدارنده را تضمین می‌کند. این بدان معنی است که موتور، حتی اگر خیلی قوی نباشد، در برابر تغییر موقعیت مقاومت می‌کند، صرف نظر از اینکه یک سیم پیچ برق دار باشد یا خیر.
ایراد این روش این است که نسبت به انواع دیگر سرعت و دقت کمتری دارد. شکل 2 نمایش بخشی از یک موتور پله‌ای آهنربای دائم را نشان می‌دهد.
2-روتور با رلوکتانس متغیر
روتور از یک هسته آهنی ساخته شده است و شکل خاصی دارد که به آن اجازه می‌دهد با میدان مغناطیسی همسو شود. با این روش رسیدن به سرعت و دقت بالاتر آسان تر است، اما گشتاور ایجاد شده اغلب کمتر است و گشتاور مهاری ندارد.
3-روتور هیبریدی
این نوع روتور ساختار خاصی دارد و ترکیبی از آهنربای دائمی و مدل رلوکتانس متغیر است. روتور دارای دو کلاهک با دندانه‌های متناوب است و به صورت محوری مغناطیسی می‌شود.
این پیکربندی به موتور اجازه می‌دهد تا از مزایای هر دو نسخه آهنربای دائمی و رلوکتانس متغیر، به ویژه دقت، سرعت و گشتاور بالا برخوردار باشد. ایجاد این ساختار مستلزم ساخت و ساز پیچیده‌تر و در نتیجه هزینه بالاتر است.
استاتور
استاتور بخشی از موتور است که مسئول ایجاد میدان مغناطیسی است که روتور قرار است با آن تراز شود. مشخصات اصلی مدار استاتور شامل تعداد فازها و جفت قطب‌های آن و همچنین نوع سیم‌بندی می‌باشد.
تعداد فازها برابر با تعداد سیم پیچ‌های مستقل است، در حالی که تعداد جفت‌های قطب نشان می‌دهد که چگونه جفت‌های اصلی دندنه ها توسط هر فاز اشغال شده‌اند. موتورهای پله ای دو فاز بیشترین استفاده را دارند، در حالی که موتورهای سه فاز و پنج فاز کمتر رایج هستند.
اکنون که با نحوه کارکرد استپ موتور آشنا شدید، بهتراست انواع استپ موتور، کاربرد استپ موتور، کنترل استپ موتور را نیز مطالعه کنید.
منبع: MPS