Les moteurs pas à pas unipolaires et bipolaires sont les deux types de moteurs les plus fréquemment utilisés dans les machines-outils. Bien que ces deux types de moteurs partagent le même principe de fonctionnement de base, ils diffèrent considérablement dans leur configuration d’enroulement, leur couple de sortie et la complexité de leur commande.

Qu’est-ce qu’un moteur pas à pas ?

Il est essentiel de comprendre les moteur pas à pas avant de se pencher sur les distinctions entre les moteurs pas à pas unipolaires et bipolaires. Un dispositif électromécanique qui traduit avec précision les impulsions électriques en mouvements mécaniques est appelé moteur pas à pas. Les pas sont utilisés pour contrôler la rotation du moteur, et chaque impulsion que le moteur reçoit spécifie un certain mouvement. Cela rend les moteurs pas à pas adaptés aux applications où la précision est essentielle, telles que les imprimantes 3D, les machines CNC et la robotique.

Moteur pas à pas unipolaires

Les prises centrales des enroulements d’un moteur pas à pas unipolaire permettent au courant de traverser l’une ou l’autre moitié de l’enroulement dans une seule direction. Cela signifie qu’à tout moment, seule la moitié de l’enroulement est utilisée pour créer un champ magnétique, ce qui simplifie le circuit de commande car le courant n’a pas besoin d’être inversé. Les moteurs pas à pas unipolaires sont connus pour leurs circuits de commande simples et leur complexité réduite en termes de contrôle.

Caractéristiques principales des moteurs unipolaires :

  • Configuration de l’enroulement : chaque phase de l’enroulement possède une prise centrale, divisant ainsi efficacement l’enroulement en deux moitiés.
  • Flux de courant : le courant ne circule que dans un sens à la fois, soit à travers une moitié de l’enroulement, soit dans l’autre.
  • Couple : couple réduit par rapport aux moteurs pas à pas bipolaires, car seule la moitié de l’enroulement est alimentée à un moment donné.
  • Circuit de contrôle : plus simple et plus économique, car le circuit de commande n’a pas besoin d’inverser le flux de courant.
  • Applications : idéal pour les applications à faible coût où la simplicité du circuit de contrôle est plus importante que le couple, comme la petite robotique et les appareils grand public à faible consommation.

Moteurs pas à pas bipolaires

En revanche, les moteurs pas à pas bipolaires n’ont pas d’enroulements à prise centrale. Au lieu de cela, le courant circule dans l’ensemble de l’enroulement, mais le sens du courant doit être inversé pour créer le champ magnétique nécessaire à la rotation du moteur. Cela nécessite un circuit de commande plus complexe qui comprend un pont en H pour changer le sens du courant dans chaque enroulement. Cependant, les moteurs pas à pas bipolaires sont plus efficaces dans l’utilisation de l’enroulement complet, ce qui conduit à un couple plus élevé par rapport aux moteurs unipolaires. Principales caractéristiques des moteurs bipolaires :

  • Configuration de l’enroulement : il n’y a pas de prises centrales dans les enroulements et l’enroulement entier est utilisé pendant le fonctionnement.
  • Flux de courant : le courant doit inverser le sens dans l’enroulement, ce qui nécessite un circuit de commande en pont en H.
  • Couple : les moteurs pas à pas bipolaires offrent un couple plus élevé que les moteurs unipolaires car l’enroulement complet est utilisé.
  • Circuit de commande : plus complexe et plus coûteux en raison de la nécessité d’un pont en H pour inverser le courant.
  • Applications : courant dans les applications industrielles et de précision, telles que les machines CNC, les systèmes d’automatisation et la robotique, où un couple et des performances élevés sont essentiels.
Fonctionnalité Moteur pas à pas unipolaire Moteur pas à pas bipolaire
Configuration de l’enroulement Enroulement à prise centrale Enroulement complet sans prises centrales
Flux de courant Le courant circule dans un sens par phase Le courant doit être inversé à l’aide d’un pont en H
Couple Couple plus faible grâce à l’utilisation du demi-remontage Couple plus élevé puisque l’enroulement complet est utilisé
Complexité du circuit de contrôle Simple et économique Complexe en raison de la nécessité d’un pont en H
Circuit de conduite Plus facile à concevoir et moins cher Nécessite plus de composants et coûte plus cher
Applications Petite robotique, applications à faible consommation Nécessite plus de composants et coûte plus cher
Génération de chaleur Plus bas, puisque seule la moitié de l’enroulement est utilisée Plus élevé, puisque l’ensemble de l’enroulement est sous tension

Puissance et efficacité

L’une des différences clés entre les moteurs pas à pas unipolaires et bipolaires réside dans la génération de couple. Les moteurs pas à pas bipolaires utilisent généralement plus efficacement leurs enroulements, car l’enroulement complet est engagé à tout moment, ce qui se traduit par un couple de sortie plus élevé. En revanche, les moteurs unipolaires n’utilisent que la moitié de leurs enroulements à un moment donné, ce qui réduit le couple disponible.

Fonctionnalité Moteur pas à pas unipolaire Moteur pas à pas bipolaire
Couple (relatif) Faible à moyen Moyen à élevé
Efficacité Plus bas, en raison de l’utilisation à mi-remontage Plus élevé, en raison de l’utilisation complète de l’enroulement
Consommation d’énergie Inférieur Plus haut
Dissipation de chaleur Modéré Plus haut

Complexité du circuit de contrôle

Une autre différence essentielle est la complexité du circuit de commande. Les moteurs unipolaires ont une conception beaucoup plus simple, car ils ne nécessitent pas d’inversion du courant. Cela rend les moteurs unipolaires plus faciles à contrôler, car ils n’ont généralement pas besoin d’un circuit en pont en H. En revanche, les moteurs bipolaires nécessitent l’utilisation d’un pont en H pour inverser le sens du courant, ce qui ajoute de la complexité au système de commande.

Fonctionnalité Moteur pas à pas unipolaire Moteur pas à pas bipolaire
Circuit de contrôle Simple et économique Complexe, nécessite un pont en H
Coût du conducteur Faible Plus haut
Flexibilité de contrôle Inférieur Plus haut

Applications des moteurs pas à pas unipolaires et bipolaires

Le choix d’un moteur pas à pas unipolaire ou bipolaire est principalement déterminé par l’application spécifique. Si vous travaillez avec des appareils à faible consommation où le coût et la simplicité sont des considérations essentielles, les moteurs pas à pas unipolaires sont probablement le meilleur choix. Ces moteurs sont souvent utilisés dans :

  • Imprimantes 3D à bas prix
  • Petite robotique
  • Electronique grand public
  • Systèmes d’automatisation simples

En revanche, si votre application nécessite un couple élevé et un contrôle précis, les moteurs pas à pas bipolaires sont la meilleure option. Ces moteurs excellent dans des applications telles que :

  • Machines à commande numérique
  • Robotique industrielle
  • Dispositifs médicaux
  • Systèmes aérospatiaux et de défense

Conclusion

Il est essentiel de comprendre les différences entre ces deux moteurs pour choisir celui qui convient à votre application spécifique. Si vous souhaitez en savoir plus sur les moteurs pas à pas bipolaires ou unipolaires, vous pouvez nous contacter directement.