Qué es el motor paso a paso híbrido: funcionamiento y aplicaciones

Un motor es un dispositivo eléctrico que sirve para transformar la potencia (P), los voltios (V) y los amperios (A) en potencia mecánica, par y velocidad. Existen diferentes tipos de motores según las necesidades, entre ellos el motor paso a paso. El motor paso a paso controla la velocidad y el ángulo de giro con gran precisión. Estos motores son motores BLDC que utilizan un controlador electrónico para ajustar la rotación de los bobinados. Para cambiar la rotación de los devanados, el conductor recibe impulsos eléctricos como entrada, que hacen que el motor gire un paso por cada impulso. Los motores paso a paso se clasifican en tres tipos: de imán permanente, de imán variable e híbridos. Este artículo ofrece una visión general del motor paso a paso híbrido.

¿Qué es un motor híbrido?

Definición: La combinación de dos motores, como un motor de imanes permanentes y un motor de reluctancia variable, se conoce como motor híbrido. El principio de funcionamiento de un motor híbrido es que el rotor se magnetiza axialmente como un motor paso a paso de imanes permanentes, mientras que el estator se excita electromagnéticamente como un motor paso a paso de reluctancia variable. Por tanto, es un actuador que transforma los impulsos eléctricos en desplazamientos angulares.

En comparación con otros tipos, este tipo de motor proporciona un par elevado con un ángulo de paso pequeño y tiene buenas propiedades dinámicas. Los avances en diversos campos, como la tecnología informática, los semiconductores y los materiales de imanes permanentes, aumentan día a día. Asimismo, el uso de los motores paso a paso también ha aumentado en diversos campos como la robótica, la automatización industrial, la medicina, etc.

Los motores paso a paso híbridos están disponibles en diferentes tipos: básico, con codificador, IP65, con freno, integrado, con accionamiento y controlador, con freno y con motorreductor.

Construcción de motor paso a paso híbrido

La construcción de un motor paso a paso híbrido puede realizarse utilizando los principios de dos motores, como un motor paso a paso de imanes permanentes y un motor de reluctancia variable. Estos tipos de motores están disponibles con diferentes resoluciones de paso, como 0,9°, 1,8° o 3,6°. La resolución estándar de este motor es de 1,8°.

Tienen características de par estático y dinámico elevadas y funcionan a velocidades de paso extremadamente altas, por lo que estos motores se utilizan principalmente en aplicaciones industriales. Las partes esenciales de este motor son el estator y el rotor, que conectan el motor híbrido. Este motor incluye un diente en forma de proyección. Estos dientes se conectan en diferentes configuraciones durante la rotación

La construcción del estator es similar a la de un motor paso a paso de imanes permanentes con reluctancia variable. En este motor, el rotor está formado por dos pilas iguales de hierro flexible conectadas a los dos polos de un imán permanente redondo axialmente magnetizado.

Los dientes del rotor se conectan a los polos del hierro dulce y se colocan en el eje. Por lo tanto, estos dientes se convierten en un polo norte y un polo sur en función de los extremos, y estos dientes se desplazan un determinado ángulo para la posición correcta del polo del rotor mediante el estator.

Funcionamiento del motor paso a paso híbrido

El principio de funcionamiento del motor paso a paso híbrido es similar al del motor de imanes permanentes. En el esquema del motor anterior, tiene dos fases, cuatro polos y un rotor de seis dientes. Una vez que xx' es estimulada con corriente continua, YY' no puede ser excitada. Por tanto, los polos del rotor cambiarán de un sentido a otro.

Del mismo modo, si la fase YY' se excita, XX' se apagará y la posición de los polos cambiará. Entonces el rotor del motor cambiará de posición en sentido contrario a las agujas del reloj. Si la fase YY' se excita en sentido contrario, el polo más alto se desplaza hacia el sur y el más bajo hacia el norte, tras lo cual el rotor se moverá en el sentido de las agujas del reloj.
Para que el motor funcione en el sentido deseado, hay que suministrar al estator una serie de impulsos adecuados. Luego, para cada excitación, se protege en una nueva posición. Si se desconecta la excitación, el motor mantendrá su estado de bloqueo debido a la excitación en un imán permanente. El ángulo de paso de este motor puede ser de 30 grados. De hecho, el diseño de estos motores puede realizarse utilizando un número de polos del rotor para conseguir una alta resolución angular.

Características

Las características del motor paso a paso híbrido incluyen principalmente

• Control exacto de la posición
• El motor incluye un freno electromagnético
• El control es sencillo gracias a las señales de impulso
• En la posición de parada, este motor mantiene
• Se puede generar un par elevado gracias a sus dimensiones compactas

Diferencia entre motor de imán permanente, de reluctancia variable e híbrido

La diferencia entre estos tres motores se ilustra a continuación en forma de tabla.

Imán permanente	Reluctancia variable	Motor paso a paso híbrido
El ángulo de inclinación es mayor o igual a 7,5	Más pequeño o 1,8°	Más pequeño o 1,8
El diseño es sencillo	Moderado	Complejo
La respuesta o la aceleración son lentas	Rápido	Veloce
El par es sí	No	No
El par de salida es moderado	Bajo	Alta
El ruido es silencioso	Ruidoso	Silencio
La velocidad o frecuencia de los pulsos es baja	Alta	Alta
El micropaso es Sí	No	Sí

Ventajas del motor paso a paso híbrido

Las ventajas de un motor paso a paso híbrido son las siguientes:-

• El par de este motor es elevado
• Proporciona un par de giro en reposo incluso con los devanados desenergizados
• La longitud del paso es más corta
• La eficiencia de este motor es alta a una velocidad menor.
• La velocidad de rotación es baja.

Desventajas del motor paso a paso híbrido

Las desventajas del motor paso a paso híbrido son las siguientes

• Estos motores tienen una gran inercia
• El peso de este motor es elevado debido al imán del rotor dentro del motor
• El rendimiento del motor se verá afectado por la fuerza magnética.
• Este motor es caro

Aplicaciones

El Aplicaciones del motor paso a paso híbrido son los siguientes

• Estos motores son aplicables en la producción de dispositivos, medidores y máquinas automatizadas utilizadas para cortar, etiquetar, envasar, llenar, etc.
• Se utilizan en desviadores de pasillo, ascensores y cintas transportadoras.
• Se utilizan en dispositivos de seguridad como las cámaras de CC
• Son aplicables a la electrónica de consumo, como imprentas, escáneres, cámaras digitales, etc.
• Estos motores se utilizan en el ámbito médico para fotografiar equipos dentales digitales, bombas de líquidos, respiradores, máquinas de análisis de sangre, etc

Por lo tanto, este artículo trata de una visión general del motor paso a paso híbrido. Es muy popular porque ofrece un buen rendimiento en términos de par de retención, velocidad y resolución de pasos en comparación con el rotor de imán permanente. Sin embargo, son más caros que los motores paso a paso PM. Aquí tienes una pregunta: ¿cuáles son los tres tipos de motores paso a paso disponibles en el mercado?