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VECTORÉlectromécanique / Laboratoire du mouvement

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Modèle et sources ↗

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Leçon par étapes causales

Pourquoi un moteur pas à pas tourne-t-il ?

Changez d’abord le champ du stator, puis observez le couple tirer le rotor vers le prochain équilibre.

1
Début : phase A excitée et alignée
Le champ existe, mais les couples s’équilibrent. Rester excité ne signifie pas tourner.
2
Commuter : voir le stator agir en premier
L’arbre est retenu un instant : le courant commute et le pôle du stator change avant que le rotor ne puisse bouger.
3
Relâcher : le couple fait tourner le rotor
Observez les flèches tangentielles dorées. Leur direction et leur taille suivent le résultat calculé.
4
Aligné : le rotor s’arrête à la position suivante
Ce battement ne déplace que de 1,8°. Seule une nouvelle commutation fait avancer l’équilibre.

—

Direction du prochain pas

Reconstruire jusqu’à une étape

Réintègre depuis le début de la leçon avec le pas natif de 100 µs. Ceci n’est pas une inversion ; les enregistrements de cette course sont remplacés.

—

Mécanisme causal · un temps à la fois

D'abord le couple, puis le mouvement.

—

Action tangentielle équivalenteEsquisse locale du flux N → SPosition d’équilibre de la dent pour le courant présent—

Pourquoi tourne-t-il ? Regardez la pente de la courbe d’énergie.τ = −∂U / ∂θ

—

Construction du laboratoire du moteur

Géométrie solide · bobinages en cuivre · solveur de champ magnétique

Angle du rotor et courant de phase—

—°

Angle du rotor du solveur · codeur simulé, non utilisé par le pilote

Angle de commande—

Erreur de commande—

Courant de phase A—

Courant de phase B—

Couple moteur—

—

Courants de bobinage calculés

Phase A——

Phase B——

————

Pôle amplifié—

La couleur du stator suit le courant réel. Le N / S du rotor provient de l’aimant axial et ne s’inverse pas à la commutation.

Mouvement fixé par le couple, pas par un angle assigné

Couple magnétique net sur l’arbre—

Couple phase A / phase B—

Angle réel du rotor θ—

Prochain équilibre θ*—

Course de ce battement—

Lecture / temps du modèle—

Vérification de stabilisation—

D’où vient 1,8° ?

Chaque pile de rotor a 50 dents, le pas de dent est donc 360° ÷ 50 = 7,2°. Les quatre battements de deux phases se déplacent chacun d’un quart de pas, donc un pas fait 1,8°. La pile arrière est décalée de la pile avant d’un demi-pas, 3,6°.

Inspecteur de composants

Un hybride, pas un anneau à pôles alternés

Chaque dent de la pile de rotor avant est nord ; chaque dent de la pile arrière est sud. Un seul aimant axial alimente les deux piles, décalées d’un demi-pas de dent.

—

Un échantillon est enregistré toutes les 5 ms de temps modèle depuis le même état qui pilote le modèle 3D. Effacer ne supprime que les échantillons.

Lancer les vérifications numériques

Des vérifications déterministes s’exécutent sur des états de simulation indépendants ; le moteur en direct n’est pas réinitialisé. Elles valident la cohérence de l’implémentation, pas l’accord avec un moteur fabriqué ou une mesure de champ calibrée.

—

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modèle contemporain · Électronique

Moteur pas à pas hybride VECTOR

Deux phases, cinquante dents et un aimant axial : le courant commute d’abord, puis le couple fait avancer le rotor d’un pas de 1,8°.

Un moteur pas à pas hybride ne saute pas vers une position commandée. Son pilote change le courant dans deux bobinages de phase, le champ du stator déplace l’équilibre du rotor, puis couple, inertie et amortissement l’y conduisent. Cette exposition sépare cette chaîne causale : un verrou pédagogique optionnel retient l’arbre pendant que le courant commute, puis le relâche pour que le couple intégré fasse tourner le rotor d’un pas de 1,8°.

Le modèle est un moteur de référence pédagogique de 42 mm avec huit pôles de stator portant chacun cinq dents, deux piles de rotor à 50 dents décalées d’un demi-pas, et un anneau magnétisé axialement. Un régulateur de courant à tension limitée pilote chaque phase résistive-inductive à un pas d’intégration fixe de 100 µs. Force contre-électromotrice, couple de détente, amortissement visqueux et charge décident de l’angle réel de l’arbre ; il n’est jamais assigné depuis la commande de pas, et le codeur affiché n’alimente pas le pilote.

Les simplifications sont délibérées et signalées. Le couple provient d’un modèle de coénergie dominé par l’aimant permanent plutôt que d’une solution par éléments finis ; les traces de champ sont des approximations normalisées de Biot-Savart et de dipôle ; la vue amplifiée des dents est un schéma avec un jeu agrandi ; et les fenêtres d’étape de la leçon sont des contraintes pédagogiques. Les paramètres sont des valeurs d’enseignement plausibles, pas une fiche technique de fabricant.

Caractéristiques

Montage: Hybride deux phases : 8 pôles de stator, 2 × 50 dents de rotor
Pas complet: 1,8°, un quart du pas de dent de 7,2°
Décalage du rotor: 3,6° entre les piles nord et sud
Solveur: Pas fixe de 100 µs ; dynamique du circuit et du rotor rigide en unités SI
Modes d’entraînement: Onde, pas complet, demi-pas et micropas 1/4 à 1/32
Modélisé: Régulation de courant, force contre-électromotrice, couple de détente, charge, verrouillage d’arbre et phases ouvertes

Toutes les expositions

D'abord le couple, puis le mouvement.

Moteur pas à pas hybride

Dans le numéro en cours