Un moteur pas-à-pas est un moteur synchrone simple biphasé (two phase) sans balai contenant un rotor segmenté aimanté et un stator constitué d’un nombre déterminé de bobines électromagnétiques. Lorsqu’elles sont excitées, ces bobines créent des pôles nord et sud qui repoussent ou attirent le rotor segmenté aimanté pour le faire tourner. L’illustration représente la construction interne et l’alignement des dents d’un moteur pas-à-pas hybride classique. Les dents fines sont espacées uniformément sur l’ensemble du diamètre et fournissent la rotation angulaire incrémentale qui produit le mouvement mécanique.
Les moteurs pas-à-pas sont constitués de deux bobinages (two phase) excités par un courant continu. Lorsque le courant est inversé dans un bobinage, l’arbre du moteur se déplace d’un pas. En inversant le courant dans chaque bobinage, il est facilement possible de de contrôler avec précision la position et la vitesse du moteur. Ainsi, le moteur pas-à-pas s’avère particulièrement utile dans de nombreuses applications de commande de mouvement. La valeur du pas est déterminée par les caractéristiques de conception du moteur, l’angle de pas de 1,8° étant le plus courant (constitué de 200 dents). Il est facile d’obtenir d’autres angles de pas. Le nombre de pas par tour est calculé en divisant 360° par l’angle de pas.
La sélection des moteurs pas-à-pas s’effectue en fonction du couple de maintien et du courant nominal correspondant. Le couple de maintien indique le couple externe maximal appliqué à un moteur (excité par son courant nominal) sans entraîner de rotation continue. Lorsque le moteur commence à tourner, le couple disponible est souvent appelé « couple de décrochage ». Les valeurs nominales du couple de décrochage sont représentées sous forme de valeurs tracées sur les courbes vitesse/couple du moteur.
Les bobines d’un moteur pas-à-pas peuvent être disposées selon une configuration unipolaire ou bipolaire. Étant donné que le circuit d’excitation d’un moteur pas-à-pas simple peut être utilisé pour ordonner les bobines en séquences qui feront tourner l’arbre du moteur, les configurations unipolaires sont les plus faciles à contrôler. Une configuration bipolaire nécessite un dispositif d’excitation plus sophistiqué pour classer correctement les bobines en séquences pour commander le moteur. Ceci offre d’autres avantages en termes de performance, par exemple un couple de maintien plus élevé.
Les variateurs pas-à-pas sont offerts dans un large éventail de tensions et de courants nominaux. La performance d’un moteur dépend grandement du courant et de la tension fournis par le variateur. Les termes « pas entier », « demi-pas » et « micropas » sont couramment utilisés quand il est question de moteurs pas-à-pas. Un moteur pas-à-pas 1,8°, par exemple, a 200 positions discrètes dans un tour complet de 360°. Étant donné que 360° divisé par 200 est égal à 1,8°, l’arbre du moteur avance de 1,8° chaque fois que le moteur reçoit une commande pour avancer d’un pas. C’est ce que l’on appelle un pas entier ou complet. Le terme « demi-pas » indique un angle de pas de 0,9° (la moitié d’un pas entier de 1,8°) obtenu par une technique de commutation qui applique en alternance un courant positif, aucun courant et un courant négatif en alternance à chaque enroulement. Le terme « micro-pas » désigne une forme plus sophistiquée de commande, qui va bien au-delà de la simple commutation du courant entre les bobinages de phase du moteur qui contrôlent la quantité de courant envoyée aux bobinages individuels. L’un des principaux avantages du micropas est la réduction de l’amplitude de résonance qui se produit lorsque le moteur fonctionne à sa fréquence naturelle. Les micropas permettent de positionner l’arbre ailleurs que dans les positions 1,8° ou 0,9° disponibles dans les modes pas entier et demi-pas. Les positions de micropas se trouvent entre les deux points angulaires de la rotation du rotor. Les incréments de micropas les plus courants sont 1/5, 1/10, 1/16, 1/32, 1/125 et 1/250 d’un pas entier.
