Principe de base

On peut distinguer principalement deux types de moteurs pas à pas. Je passe sous silence les moteurs dits "à réluctance variable" car je n'en ai jamais vu, et je n'ai jamais vu de site en proposant à la vente. Parler de ces moteurs, c'est comme parler des anciens francs.

Le premier type de moteur est le moteur dit à aimant permanent, le deuxième est le moteur dit hybride, qui a aussi un aimant permanent. Le principe est exactement le même pour ces deux moteurs.

Pour le principe, je me base sur un moteur qui n'existe pas, mais qui est plus simple à comprendre. Ce moteur comprend un rotor (partie centrale qui tourne) constitué d'un aimant permanent, et d'un stator (partie fixe extérieure) constitué de 4 pôles que l'on peut rendre individuellement par commande comme pôle nord ou sud. Ci-dessus, ce moteur imaginaire. En fait le moteur ne va pas rester dans cette position, mais les pôles du rotor vont s'aligner sur les pôles du stator les plus proches, car la réluctance du circuit est plus faible. Le moteur va présenter un couple non nul qui le maintien en place. Ce couple est faible, de l'ordre de 10 fois plus petit que si le stator est alimenté (présente des pôles nord et sud).

Si je mets un sud sur le pôle statorique en haut et un nord sur le pôle statorique du bas, l'aimant va s'orienter pour mettre en face les pôles opposés. Le nord du rotor va être en haut. Par la suite, je vais mettre le sud statorique à gauche et le nord à droite. Le rotor va faire un quart de tour pour orienter nord à gauche. Puis je vais mettre un sud en bas, puis un sud à droite... Voici la succession:

Je pense qu'il est important de bien comprendre ce moteur de base car tous les moteurs on un fonctionnement similaire et cela permet de comprendre les modes pas, demi-pas... La compréhension du moteur à aimant permanent ou hybride est utile pour la culture, mais pas pour comprendre comment alimenter un moteur. Si vous ne comprenez pas le moteur hybride (c'est le cas de beaucoup de personnes, y compris moi au début), cela ne vous empêchera pas d'alimenter correctement un pas à pas, d'écrire une bibliothèque...

On dira que le moteur à deux phases, chaque phase utilise les deux pôles opposés, il y aura une ou plusieurs bobines mais c'est la même phase car elle fonctionnent ensembles. Il y a eu des moteurs à 3 phases, mais je n'en ai jamais vu, c'est du passé. Ce moteur de démonstration tel que nous l'avons vu n'est pas très répandu car l'angle minimum de rotation est beaucoup trop grand. Pour mon moteur imaginaire en 4 pas (4 commandes), on a fait un tour complet. On dira aussi que c'est un 4 pas par tour ou un moteur avec un angle de pas de 90°. Les pas correspondent aux positions stables, et cela arrive quand les pôles du rotor sont en face des pôles du stator. Dans la plupart des cas il faut réduire cet angle. Pour ce faire, il n'y a pas tellement de choix, il faut augmenter le nombre de pôles ou/et mettre un réducteur de vitesse derrière.

En doublant le nombre de pôles, voici ce que l'on obtient ci-dessus. Une phase est alimentée sur les deux, elle correspond à 2 pôles nord et 2 pôles sud. C'est maintenant un moteur 8 pas par tours. En généralisant:
- on a toujours 2 phases
- il y a N pas par tours
- au stator, il y a N pôles, l'écart angulaire entre les pôles du stator est équivalent à 1 pas
- au rotor, il y a N/2 pôles, l'écart angulaire entre les pôles du rotor est équivalent à 2 pas