بررسی ساختمان و عملکرد استپر موتور یا موتور پله ایی

مقدمه

مقطع عرضی ساختار یک موتور پله‌ای مدرن نمونه را نشان می دهد؛ این موتور به نام موتور رلوکتانس متغییر تک پشته ای  خوانده می شود. ما ابتدا با استفاده از این شکل نحوه عملکرد این ماشین را مطالعه خواهیم کرد. هسته استاتور دارای شش قطب یا دندانه برجسته می باشد، روتور هم دارای چهار قطب است، هر دو هسته روتور و استاتور از جنس فولاد نرم هستند. سه دسته سیم پیچی همانطور که در شکل نشان داده شده، آرایش داده شده اند. هر دسته دارای دو کلاف است که بصورت سری متصل شده اند. یک دسته از سیم پیچی ها فاز نامیده می شود، و نتیجتاً این ماشین یک موتور سه فاز است. جریان از یک منبع تغذیه DC از طریق کلیدهای I، II، III به سیم پیچی ها تامین می شود. در وضعیت (۱)، سیم پیچی فاز I از طریق جریان کلید I تغذیه می شود، یا به اصطلاح فنی فاز I تحریک می شود؛ شار مغناطیسی ناشی از تحریک که در فاصله هوایی واقع می شود با پیکانهایی نشان داده شده است. در وضعیت (۱)، دو قطب برجسته استاتور فاز I که تحریک شده اند با دو دندانه از چهار دندانه روتور هم ردیف هستند. این حالت از نظر دینامیکی یک حالت تعادل است. هنگامیکه کلید II برای تحریک فاز II علاوه بر فاز I بسته می شود، شار مغناطیسی در قطبهای استاتور فاز II به حالت نشان داده شده در وضعیت (۲) بوجود می آید، و گشتاوری در جهت عکس ساعتگرد بعلت “کشش”  در خطوط خمیده میدان مغناطیسی بوجود می آید. از اینرو روتور سرانجام به وضعیت (۳) خواهد رسید.
از اینرو روتور با یک زاویه ثابت می چرخد، که “زاویه پله”  خوانده می شود، که در این مورد ۱۵ درجه با انجام هر عمل سوئیچینگ است. اکنون اگر کلید I برای تخلیه انرژی فاز I باز شود، روتور ۱۵ درجه دیگر برای رسیدن به وضعیت (۴) حرکت خواهد کرد.
پس موقعیت زاویه ای روتور را می توان برحسب واحدهای زاویه پله از طریق فرآیند سوئیچینگ کنترل کرد. اگر سوئیچینگ به ترتیب انجام شود، روتور با حرکتی پله‌ای خواهد چرخید؛ سرعت متوسط را هم می توان از طریق فرآیند سوئیچینگ کنترل کرد.
امروزه، ادوات حالت جامد  بعنوان سوئیچ های الکترونیکی در درایو یک موتور پله‌ای بکار می روند، و سیگنال های سوئیچینگ توسط ICهای دیجیتال یا ریزپردازنده تولید می شوند (شکل ۲-۱). همانطور که در بالا ذکر شد، موتور پله‌ای یک موتور الکتریکی است که ورودی الکتریکی دیجیتال را به یک حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. در مقایسه با دیگر ادواتی که می توانند اعمال مشابه یا یکسانی را انجام دهند، سیستم کنترلی که از یک موتور پله‌ای بهره می برد دارای چندین مزیت مشخص بترتیب زیر است:
۱. معمولاً به هیچ فیدبکی برای کنترل موقعیت  یا کنترل سرعت نیاز نمی باشد.
۲. خطای موقعیت جمع ناپذیر  است.
۳. موتورهای پله‌ای با تجهیزات دیجیتال مدرن سازگار هستند.