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Sur les traces du premier moteur pas-à-pas industriel

06 Fév 2014
Paul Coughlin

L’origine du moteur pas-à-pas, ou du moins du moteur industriel 1,8° que l’on connaît aujourd’hui, a fait l’objet de nombreuses discussions au fil des ans. Les deux entreprises alors impliquées dans la conception étaient Superior Electric, initialement à Bristol (Connecticut) et à SigmaInstruments, initialement à Braintree (Massachusetts). Bien que la société Superior Electric soit vraisemblablement la première à avoir inventé ce type de moteur, il semble que l’on doive les véritables innovations à Sigma Instrument.

En 1952, General Electric Company conçoit un moteur pas-à-pas à utiliser avec les transformateurs variables et les rhéostats de Superior Electric. Au départ, General Electric vend les moteurs à Superior, qui les fixe aux rhéostats et revend un système complet à GE.

General Electric vend le design du moteur pas-à-pas à Superior Electric qui, dans les années 60, en améliore la conception et lance en 1970 les moteurs pas à pas hybrides série M. Ceux-ci sont commercialisés sous le nom de Slo-Syn.

En 1952, Sigma Instruments lance le moteur pas-à-pas Cyclonome, considéré comme le premier moteur pas-à-pas 2 fils. Malheureusement, il faudra des années avant que les cartes à puce ne permettent son utilisation à grande échelle. Les moteurs pas-à-pas Cyclonome série 9 sont des moteurs monophasés unidirectionnels avec des angles de pas de 15° (24 pas/tour) et de 18° (20 pas/tour). Les plages de couples sont de 0,007 N-m à 0,085 N-m.

 
Cyclonome Step Motors
Moteurs pas-à-pas Cyclonome série 9
 
Peu de temps après, Sigma lance le moteur synchrone CA série 18. Il s’agit d’un moteur biphasé (two phase) bidirectionnel à aimants permanents avec des vitesses de 360, 450, 600 et 900 tr/min à 120 Vca, 60 Hz. Les plages de couples sont de 0,004 N-m à 0,078 N-m.
 
 
18 Series AC Synchronus
Moteurs synchrones CA série 18

En 1969, Sigma lance la série 20 des moteurs pas-à-pas dotés de segments machinés dans une seule et même pièce. Ceux-ci ressemblent plus au moteur pas-à-pas 1,8° (200 pas/tour) actuel. Le moteur série 21, avec segments de rotor laminés, est lancé peu de temps après. Étant donné que ces segments permettent au moteur de tourner à haute vitesse en produisant moins de chaleur, le moteur série 21 est qualifié de moteur haute performance.

En 1984, Sigma fait un pas de géant en termes d’innovation en créant le moteur pas-à-pas amélioré. Cette nouvelle conception était révolutionnaire car nous avions placé les aimants au sein des dents du stator, concentrant ainsi le champ magnétique pour fournir 50 % plus de couple à basse vitesse. Ce moteur est lancé sous le nom de série 802.

 
Sigmax Technology

Moteurs avancés dotés de la technologie Sigmax

Parallèlement, Sigma lance des amplificateurs bipolaires de style « choper ». Ceux-ci intègrent des caractéristiques uniques, telles que la compensation de l’instabilité dans la plage moyenne et le découpage (chopping) de circuits à 4 phases qui regroupe le meilleur de la régulation des courants à recirculation et sans recirculation..

En 1987, Pacific Scientific acquiert Sigma Instruments pour compléter son offre de servomoteurs CA et de moteurs CC à aimants permanents avec des moteurs pas-à-pas. Depuis, d’autres innovations ont été ajoutées aux moteurs Sigma Instruments, notamment les moteurs pas-à-pas des séries Powermax, Powerpac et CT, mais nous en discuterons une autre fois.

Kollmorgen est désormais propriétaire et fabricant des des moteurs d’origine Sigma Instruments et Superior Electric 1,8°. En interne, nous (et moi en particulier) ne sommes toujours pas d’accord sur la société qui a été la première à le lancer (euh, Sigma !) mais en dépit de ces rivalités, nous offrons les meilleurs produits du secteur.

Une dernière chose concernant Sigma Instruments, Inc., pour mes collègues de Superior : Sigma a inventé le Boston Whaler. Bon, d’accord, pas tout à fait, mais voici le lien : outre les moteurs pas-à-pas fabriqués à Braintree, MA en 1977, Sigma Instruments fabriquait des blocs d'alimentation, des relais à semi-conducteurs et à lames souples, des machines à coudre, des commandes d’éclairage extérieur et des appareils de connexion à condensateur. Les commandes d’éclairage extérieur et les appareils de connexion à condensateur faisaient partie d’une division appelée Fisher-Pierce.

Dirk Fisher, de Fisher-Pierce, a inventé le Boston Whaler quand il travaillait chez Sigma. Le Boston Whaler est un bateau en fibres de verre à fond plat qui était largement considéré comme insubmersible. Il a été utilisé par les forces spéciales de la marine américaine au Vietnam et, plus récemment encore, par Bud et Sandy dans les célèbres films et la série télé Flipper le dauphin produits dans les années 60.

 

Sigma 1977

À propos de l'auteur

Paul Coughlin

Paul Coughlin - Author

Paul a commencé sa carrière chez Sigma Instruments, Inc, l'un des premiers fabricants de moteurs pas à pas. Au cours de sa carrière, Paul a travaillé pour les moteurs et commandes Pacific Scientific et les différentes sociétés acquises par Danaher, telles que Superior Electric, American Precision Industries (API), InMotion et Kollmorgen. Paul a occupé de nombreux postes tout au long de sa carrière, tels que ingénieur d'application, spécialiste produit des moteurs pas à pas, ingénieur des ventes internationales, ingénieur d'application des systèmes de niveau 2, et il est actuellement chef d'équipe des ingénieurs de systèmes CS.

Paul a travaillé sur de nombreuses technologies du mouvement, mais il aime toujours travailler avec les moteurs pas à pas et en parler. Si vous souhaitez que Paul vous guide sur un sujet, contactez-le ici : Paul Coughlin