موتور پله اي

شكل 1-1 مقطع عرضي ساختار يك موتور پله‌اي مدرن نمونه را نشان مي دهد؛ اين موتور به نام موتور رلوكتانس متغيير تك پشته اي[1] خوانده مي شود. ما ابتدا با استفاده از اين شكل نحوه عملكرد اين ماشين را مطالعه خواهيم كرد. هسته استاتور داراي شش قطب يا دندانه برجسته مي باشد، روتور هم داراي چهار قطب است، هر دو هسته روتور و استاتور از جنس فولاد نرم هستند. سه دسته سيم پيچي همانطور كه در شكل نشان داده شده، آرايش داده شده اند. هر دسته داراي دو كلاف است كه بصورت سري متصل شده اند. يك دسته از سيم پيچي ها فاز ناميده مي شود، و نتيجتاً اين ماشين يك موتور سه فاز است. جريان از يك منبع تغذيه DC از طريق كليدهاي I، II، III به سيم پيچي ها تامين مي شود. در وضعيت (1)، سيم پيچي فاز I از طريق جريان كليد I تغذيه مي شود، يا به اصطلاح فني فاز I تحريك مي شود؛ شار مغناطيسي ناشي از تحريك كه در فاصله هوايي واقع مي شود با پيكانهايي نشان داده شده است. در وضعيت (1)، دو قطب برجسته استاتور فاز I كه تحريك شده اند با دو دندانه از چهار دندانه روتور هم رديف هستند. اين حالت از نظر ديناميكي يك حالت تعادل است. هنگاميكه كليد II براي تحريك فاز II علاوه بر فاز I بسته مي شود، شار مغناطيسي در قطبهاي استاتور فاز II به حالت نشان داده شده در وضعيت (2) بوجود مي آيد، و گشتاوري در جهت عكس ساعتگرد بعلت “كشش”[2] در خطوط خميده ميدان مغناطيسي بوجود مي آيد. از اينرو روتور سرانجام به وضعيت (3) خواهد رسيد.

از اينرو روتور با يك زاويه ثابت مي چرخد، كه “زاويه پله”[3] خوانده مي شود، كه در اين مورد 15 درجه با انجام هر عمل سوئيچينگ است. اكنون اگر كليد I براي تخليه انرژي فاز I باز شود، روتور 15 درجه ديگر براي رسيدن به وضعيت (4) حركت خواهد كرد.

پس موقعيت زاويه اي روتور را مي توان برحسب واحدهاي زاويه پله از طريق فرآيند سوئيچينگ كنترل كرد. اگر سوئيچينگ به ترتيب انجام شود، روتور با حركتي پله‌اي خواهد چرخيد؛ سرعت متوسط را هم مي توان از طريق فرآيند سوئيچينگ كنترل كرد.

امروزه، ادوات حالت جامد[4] بعنوان سوئيچ هاي الكترونيكي در درايو يك موتور پله‌اي بكار مي روند، و سيگنال هاي سوئيچينگ توسط ICهاي ديجيتال يا ريزپردازنده توليد مي شوند (شكل 2-1). همانطور كه در بالا ذكر شد، موتور پله‌اي يك موتور الكتريكي است كه ورودي الكتريكي ديجيتال را به يك حركت مكانيكي تبديل مي‌كند. در مقايسه با ديگر ادواتي كه مي توانند اعمال مشابه يا يكساني را انجام دهند، سيستم كنترلي كه از يك موتور پله‌اي بهره مي برد داراي چندين مزيت مشخص بترتيب زير است: