Motores Elctricos Motores DC Motores de Passo

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12/08/2017 Por : Luís Timóteo 1
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Introdução
Um motor passo-a-passo (ou motor de passo), é um motor eléctrico DC, sem escovas,
que divide uma rotação total em várias etapas (passos) iguais.
O nome “passo” é usado porque este motor roda através de um passo angular fixo, em
resposta a cada impulso de corrente de entrada recebido pelo seu controlador.
A sua popularidade é devido ao facto de eles poderem ser controlados directamente por
computadores, microprocessadores e controladores programáveis (PLC’s).
Para atingir o torque nominal completo, as bobinas de um motor passo-a-passo devem
atingir a sua corrente nominal máxima durante cada passo.
À medida que o motor acelera, menos tempo é gasto em plena corrente.
À medida que a velocidades aumenta, a corrente não atingirá o valor nominal e,
eventualmente, o motor deixará de produzir torque.
Os motores de passo preenchem um nicho único no mundo dos motores controlados.
Estes motores são usualmente empregados em aplicações de medição e de controle.
Aplicações destes motores são encontradas em impressoras de jacto de tinta, máquinas
com controle numérico (CNC) e bombas volumétricas
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Passo 3Passo 2Passo 1
…. O Passo
O que é um motor passo a passo?
 Uma versão digital de um motor eléctrico
 Cada passo, é definido por um ângulo de “passo”.
• Uma vez que este motor se move de forma discreta, podemos dizer que um motor passo a
passo é realmente um motor digital. Esta característica torna-o muito adequado para
interfaces digitais, como com um microcontrolador.
• Como o nome indica, o motor passo-a-passo move-se em etapas distintas durante a
rotação (passos). Cada uma dessas etapas é definida por um ângulo de “passo”. No
exemplo seguinte, você pode notar que existem 4 etapas distintas para que o rotor faça
uma rotação completa de 360 graus. Isso define o ângulo do passo a 90 graus.
Partida
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…. O Passo
O ângulo através do qual o eixo do motor gira para cada impulso de comando é chamado
de ângulo de passo ou ângulo mecânico m.
Os tamanhos de passo podem ser tão grandes como 90º ou tão pequenos como 0.72º ,
os passos mais comuns são 1.8º, 2.5º, 7.5º e 15º.
O valor do ângulo do passo pode ser expresso em termos de pólos (ou dentes) do estator
e do rotor Ns e Nr respectivamente ou em termos do número de fases do estator (m) e do
número de dentes do rotor.
360º
NrNs
NrNs
m 


.
)(
OU!... 
ro rotonºdentes d estatornºfases do
360º


Nrm
360º
m
.

‒Por exemplo, se Ns= 8 e Nr=6, = (8-6) x 360/8x6= 15º
Os motores de passo são projectados para operarem por longos períodos com o rotor
mantido numa posição fixa e com a corrente nominal que fluir nos enrolamentos do
estator.
Se f é a frequência de passo (ou taxa de impulsos) em impulsos por segundo (pps) e m é
o ângulo de passo, a velocidade do eixo do motor é dada por:
‒N= m × f/ 360 rps = pulse frequency resolution
Em geral, se um estator tiver “m” fases, é necessário 2m impulsos por volta eléctrica
nesse motor. Portanto, a relação entre a velocidade do motor em rotações por minuto e o
número de pulsos por minuto torna-se:
P
m
N
360

P
RPM
N
f
N )(
Np - Número de passos por volta 
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…. O Passo
‒Exemplo: Um motor de híbrido passo VR tem 8 pólos principais que foram colocados em 5
dentes cada. Se o rotor tiver 50 dentes, calcule o ângulo de passo.
Ns = 8 x 5 = 40: Nr 50
m= (50 —40)x 360/50 x40 = 1.8°.
‒Exemplo: Um motor passo a passo tem um ângulo de passo de 2,5º. Determine:
(a) A resolução.
(b) Número de passos necessários para que o eixo faça 25 rotações.
(c) A velocidade do eixo, se a frequência de passo for 3600 pps.
Resolução= 360° / m = 360º / 2.5° = NP =144 passos / rotação.
25 rotações= 144 x 25= 3600 passos.
A velocidade do eixo: N=m x f/360° = 2.5º x3600/360° = 25rps
Resolução = No. de passos / rotação = 360º / m
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Parâmetros e Conceitos Referentes aos Motores de Passo
Fase: Cada uma das bobinas, ou cada uma das metades de uma bobina no caso das que
possuem derivação central, que compõem o enrolamento do motor.
Torque de Retenção (“Holding Torque”): É o torque aplicado ao eixo do motor suficiente para
deslocar o seu rotor da posição de equilíbrio (rotor parado e travado pelas forças
magnéticas oriundas da interacção electromagnética
entre os pólos do estator e rotor, quando pelo menos uma das fases do motor está
alimentada).
Torque Residual (“Detent Torque”): É o resultado do fluxo magnético permanente que age
nos pólos do estator, no caso de motores de passo que possuem ímane permanente no
rotor.
Resposta de Passo: É o tempo de atraso para o motor dar um passo comandado. Esse
tempo é função do quociente torque/inércia. Para o motor sem carga é da ordem de
milissegundos.
Ressonância: O motor de passo possui uma certa frequência natural característica, sendo
que quando o motor atinge essa frequência, ocorre um aumento de ruído e vibração, e o
motor pode ainda perder alguns passos ou até oscilar. O valor dessa frequência depende do
motor, carga, e circuito driver. Sendo assim, podemos modificar esse valor através de
projecto...
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Resolução: O ângulo girado em cada passo é o factor mais importante de um motor passo-
a-passo para uma dada aplicação. A operação a meio passo dobra o número de passos por
revolução. Números graus/passo comuns são: 0.72, 1.8, 3.6, 7.5, 15 e, também, 90º.
Parâmetros e Conceitos Referentes aos Motores de Passo
Voltagem: Está directamente impressa sobre a unidade ou se especifica na sua folha de
características. Ás vezes é necessário exceder a voltagem nominal para obter o par
desejado, mas isso vai contribuir para um maior aquecimento, incluindo o encurtamento da
vida do motor.
Resistência: A resistência por bobina determina a corrente do estator e, por tanto, afecta a
curva característica do par e a velocidade máxima.
‒ Os motores passo a passo são, na verdade, motores multifásicos. Quanto mais as bobinas,
mais as fases. Quanto mais as fases, mais suave a operação do motor e maior o preço. O
torque é irrelevante para o número de fases. O tipo mais comum de motor passo-a-passo é o
de duas fases. Duas fases, é o número mínimo de fases necessárias para que um motor
passo-a-passo funcione.
‒ O que você precisa deixar claro aqui, é que o número de fases não configura
necessariamente o número de bobinas. Se, por exemplo, cada fase tiver 2 pares de bobinas
e o motor for um motor de 2 fases, o número de bobinas será de 8…
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Parâmetros e Conceitos Referentes aos Motores de Passo
Ângulo de passo (Step angle): define-se como o avanço angular que se produz no motor
por cada impulso de excitação. Mede-se em graus, sendo os passos mais comuns e
importantes os seguintes:
Ângulos de Passo
Graus por impulso 
de excitação
Nº de 
passos/volta
0,72º 500
1,8º 200
3,75º 96
7,5º 48
15º 24
Nº de passos / volta: É a quantidade de passos que o rotor tem que efectuar , para realizar
uma rotação completa:
m
360º
Np

 ‒Sendo Np o número de passos e m, o ângulo mecânico de 
cada passo.
Frequência de passo máxima (Maximum pull-in/out): Define-se como o número máximo
de impulsos por segundo que pode receber um motor , funcionando adequadamente.
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Características!?...
Inexistência de escovas – os motores de passo não possuem escovas. Os comutadores
e escovas dos motores convencionais são os componentes que apresentam a maioria das
falhas e ainda podem criar arcos que são indesejáveis e perigosos em algunsambientes.
Independência da carga – os motores de passo giram com um uma dada velocidade
independentemente da carga, desde que a carga não exceda o torque do motor.
Posicionamento em malha aberta – Os motores de passo se movem com incrementos
ou passos que podem ser quantificados. Desde que o motor funcione com o torque
especificado, a posição do eixo é conhecida a todo tempo sem necessidade de um
mecanismo de realimentação.
Torque Estacionário – Os motores de passo são capazes de manter o eixo estacionário,
desde que o seu torque seja respeitado
Controle de velocidade - incrementos precisos de movimento também permitem um
excelente controle da velocidade de rotação, para automação de processos e robótica.
Binário a baixa velocidade - Os motores DC normais não têm muito torque a baixas
velocidades. Um motor passo-a-passo tem torque máximo em baixas velocidades, por isso
são uma boa escolha para aplicações que requerem baixa velocidade com alta precisão.
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Características!?...
Posicionamento - aplicações que requerem posicionamento preciso, como impressoras 3D,
braços robóticos, sistemas militares de seguimento e rastreio, plataformas de câmaras e
Plotters X, Y. Algumas unidades de disco também usam motores passo-a-passo para
posicionar a cabeça de leitura / gravação…
Relativamente barato
Mantém sua posição firmemente quando não gira. Elimina freios mecânicos. Produz um
melhor torque do que os motores DC a velocidades mais baixas
Excelente resposta: de arranque, paragem e a inversão de movimento.
Modo unidireccional - o rotor é acelerado (aumentado) além da taxa bidireccional e não
pode ser revertido instantaneamente. Em algumas das literaturas, este modo é chamado
de “Slew mode”.
Quatro estados de operação do motor de passo
Rest mode (Modo de Repouso) - os enrolamentos do estator estão desalimentados e o
motor não está funcionando, resistindo ao movimento até que um torque de arranque de
carga exceda o torque de retensão.
Modo Stall - os enrolamentos do estator estão alimentados mas o rotor não está rodando
resistindo ao movimento até que um torque de arranque de carga exceda o torque de
retensão.
Modo bidireccional - o rotor gira continuamente e depois pára. Pode continuar na mesma
direcção ou no sentido inverso.
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Se o ângulo de passo for menor, maior será o número de etapas por rotações e
maior será a precisão da posição obtida. Os ângulos dos passos podem ser tão
grandes como 90 graus e tão pequenos quanto 0,72 graus, no entanto, os
ângulos dos passos mais usados são de 1,8 graus, 2,5 graus, 7,5 graus e 15
graus.
Características!?...
A direcção da rotação do eixo depende da sequência dos impulsos aplicados ao
estator. A velocidade do eixo ou a velocidade média do motor é directamente
proporcional à frequência dos impulsos de entrada sendo aplicados nos
enrolamentos de excitação. Portanto, se a frequência for baixa, o motor de passo
roda em passos e para alta frequência, ele gira continuamente como um motor DC
devido à inércia.
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Sistema de motor Passo-a-passo
Um sistema de motor de passo consiste de três elementos básicos:
• Indexador (ou controlador), é um microprocessador capaz de gerar impulsos
de passo e sinais de direcção para o driver.
• Driver (ou amplificador), converte os sinais de comando do indexador, na
potência necessária para energizar os enrolamentos do motor.
• Motor passo-a-passo é um dispositivo electromagnético que converte impulsos
digitais, em rotação mecânica do eixo.
‒Um motor passo-a-passo deve ser dimensionado de acordo com a curva de
torque publicada, que é especificada pelo fabricante em tensões de transmissão
específicas ou usando seus próprios circuitos de accionamento.
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Basicamente estes motores são constituídos normalmente por um rotor sobre no
qual são aplicados imanes permanentes distintos, e por um certo número de
bobines excitadoras bobinadas no seu estator. As bobinas são parte do estator e o
rotor é um imane permanente. Toda a comutação (ou excitação das bobines) deve
ser externamente manejada por um controlador.
Constituição
• Normalmente os passos podem ser de 1,8º a 90º por passo, dependendo do
motor.
Partes de um motor passo-a-passo
Estator Bobinado Rotor
Tampa traseira
Tampas
Tampa frontal
Ligações
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Tipos de motores Passo-a-passo
‒Os motores passo-a-passo podem ser divididos nas seguintes 3 categorias
básicas:
• Motor passo-a-passo de ímanes permanentes,
• Motor passo-a-passo de relutância variável,
• Motor passo-a-passo Híbrido.
Os motores passo-a-passo de ímanes permanentes usam ímanes permanente
(PM) no rotor e operam na atracção ou repulsão entre o rotor e os electroímanes
do estator. Criam pólos de polaridade opostos em comparação com os pólos do
estator que impulsionam o rotor.
Os motores passo-a-passo de relutância variável (VR) têm um rotor de ferro
macio não magnetizável e operam com base no princípio de que a relutância
mínima ocorre com o espaço mínimo, portanto, os pontos do rotor são atraídos
para os pólos magnéticos do estator.
Os motores passo-a-passo híbridos (HB), são assim chamados porque usam uma
combinação de técnicas de PM e VR para alcançar a potência máxima com um
invólucro de tamanho reduzido.
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Tipos de motores Passo-a-passo
Por construção, existem 3 tipos diferentes de motores passo-a-passo :
Ímanes Permanentes (PM) Relutância variável (VR) Híbrido (HB)
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Características:
Motor de Ímanes Permanentes (PM)
‒ Oferece como principal vantagem, o facto do seu posicionamento não variar ainda que sem
excitação e em regímen de carga.
‒ Este tipo de motor tem um ímane permanente num eixo liso, gerando uma mecânica mais
simples e barata.
‒ A desvantagem desse tipo de motor é o facto deles terem um passo maior, com menor
precisão.
‒ Dependendo da construção do motor, é tipicamente possível obter passos angulares de 7.5,
11.25, 15, 18, 45 ou 90°. O ângulo de rotação se determina pelo número de polos do estator
‒ O rotor é um ímane permanente com um número de dentes limitado pela sua estrutura
física.
‒ A vantagem desse tipo de motor é o facto dele ter um campo magnético permanente que se
soma ao campo magnético das bobinas, dando uma potência, ou torque, maior no arranque.
‒ Devido ás técnicas de manufactura usadas na construção do estator, os mesmos são por
vezes conhecidos como motores de “polos de unhas” “claw pole” em Inglês.
‒ Na sua forma mas simples, o motor consiste de um rotor de ímane permanentemente
magnetizado radialmente, e de um certo número de bobinas excitadoras bobinadas no seu
estator.
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S N
Funcionamento: Quando uma bobina do estator é activada, o eixo se alinha com o
campo magnético até o estator ser desligado e o estator seguinte ligado.
‒O fluxo magnético começa a fluir.
Motor de Ímanes Permanentes (PM)
‒ Neste exemplo, se aplicarmos uma tensão
nos enrolamentos em torno de um estator, a
corrente fluirá através do enrolamento.
‒ Se você se lembra de ter discutido a regra da
mão direita. Se você tomar a mão direita e
posicionar os dedos sobre um enrolamento na
direcção do fluxo da corrente, o polegar irá
apontar na direcção do fluxo magnético. Aqui
podemos ver que cada extremidade do estator
é magnetizada para pólos opostos.
‒ O fluxo magnético fluirá de Norte para Sul,
continuando assim através do rotor magnético até
o pólo oposto do estator. O fluxo desejará percorrer
o caminho de menor resistência ou o caminho de
menor relutância .
‒ O rotor gira para minimizar o fluxo(ou relutância).
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A
A’
B’ B
Funcionamento:
Motor de Ímanes Permanentes (PM)
‒Uma vez que o rotor gira, ele se posicionará
para minimizar essa relutância. Como você
pode ver, adicionando mais estatores e fases,
podemos carregar um enrolamento atraindo os
pólos do rotor em conformidade, em seguida,
retirar a tensão aplicada, permitindo que
outros estatores atraiam os pólos do rotor.
‒O motor de passo de ímanes permanentes,
caracteriza-se por ter um Rotor magnetizado.
Cada enrolamento, embora uma entidade,
está subdividido.
‒Em cima, o enrolamento A, por exemplo,
como A e A’ e Enrolamento B como B e B'.
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A
A’
B’ BN S
Funcionamento: O Rotor gira ao se energizar cada enrolamento
- O fluxo de corrente gera polaridades magnéticas em cada estator, e o rotor segue-as.
Motor de Ímanes Permanentes (PM)
‒ Para girar o rotor, a tensão é aplicada a cada fase
sequencialmente, novamente a corrente começa a fluir
criando uma polaridade em cada pólo desse estator.
‒ Para segurar o rotor numa posição particular, puxe-o para esse ângulo e, em seguida, pare
a sequência mantendo a tensão na fase apropriada. Mais uma vez, subsequentemente
você entenderá que este não é o fim da história. O limite de corrente precisará de ser
implementado em determinadas aplicações. No entanto, por enquanto, estas são as
características operacionais fundamentais deste tipo de motor.
‒ Como se pode ver, a rotação numa direcção
particular é realizada aplicando tensão nas fases
individuais numa sequência particular. Isto significa
que, para girar o rotor na direcção oposta, basta
simplesmente inverter essa sequência.
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A
A’
B’ B
Funcionamento: Maior resolução ?..... Mais pares de pólos!
Motor de Ímanes Permanentes (PM)
OU!... Fases adicionais
‒ Também podemos aumentar a resolução
adicionando mais fases ao estator. Como veremos
mais tarde, também podemos aumentar a
resolução de uma terceira maneira usando
técnicas de passo diferentes.
A
A’
B
B’
CC’
D
D’
‒ Bem, podemos melhorar a resolução da rotação do
rotor do motor de ímanes permanentes ou diminuir o
ângulo de passo, quer aumentando o número de
pares de pólos no próprio rotor…
OU!... 
‒ Mais enrolamentos por fase…
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Construção: 
Motor de Ímanes Permanentes (PM)
Estator (com núcleo laminado e 
pólos salientes.
Rotor Interno (com ímanes permanentes).
N
S
S
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Rotor
Estator Cup A
Estator Cup B
Veio de saída
Bobina A
Bobina B
Motor de Ímanes Permanentes (PM)
Tecnologia de movimento “Can stack” com “claw poles”
‒ O motor de Ímanes permanentes, com pólos de garra (claw
poles) e construção “Can stack”, é uma variante híbrida do
motor de passo de ímanes permanentes (PM).
‒ Os motores desse tipo geralmente são
extremamente pequenos, pois são feitos com
materiais compósitos magnéticos macios (SMC).
‒ Não foi prestada muita atenção a este tipo de motor, quando foi introduzido pela primeira
vez. No entanto, começou a entrar em uso mais difundido no final da década de 1970,
quando a precisão de posicionamento foi reforçada pelo avanço das tecnologias de
processamento de chapas de metal.
‒ Esta máquina de ímanes permanentes de fluxo transversal tem actualmente uma atenção
crescente, especialmente em aplicações de propulsão eléctrica e híbrida, devido ao maior
torque de saída em relação ao volume unitário em comparação com as máquinas eléctricas
convencionais.
‒ A tecnologia de movimento “Can stack” é focada na simplicidade. Este motor de passo de
ímanes permanentes, usa as mais simples técnicas e designs para criar uma solução eficaz
para muitas aplicações, onde são necessárias precisões razoáveis e torque moderado.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 23
1. Casquilho de fixação.
2. Anilha
3. Placa de ligações
4. Tampa traseira
5. Bobine (fase A)
6. Exterior do estator
7. Interior do estator
8. Carcaça
9. Rotor
10. Ímanes
11. Eixo
12. Bobine (fase B)
13.Tampa frontal
14. Rolamento sinterizado
Motor de Ímanes Permanentes (PM)







11
12
13
14
14

12
Carcaça
Eixo
Estator rolamentos
Circuito 
Magnético
Construção: Estrututra “Can stack” com “claw poles”
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Motor de Ímanes Permanentes (PM)
Tecnologia de movimento “Can stack” com “claw poles”
Falange
Bobina A
Bobina B
Claw pole (indutor)
‒ A porção de garra da placa, é chamada de garra de pó (claw
poles), dente de garra ou indutor.
‒ As camadas de garras superior e inferior , alojam as bobinas, e
estão dispostas para encaixar uma na outra.
‒ Um ímane de ferrite ou um ímane de terras raras magnetizado no mesmo passo que o dos
indutores, é usado para o rotor.
‒ Um típico motor “Claw poles” típico tem 24 indutores (garras) em cada uma das fases A e
B. O enrolamento bifilar é geralmente utilizado para as bobinas.
‒ Este motor oferece as vantagens de sua robustez, baixo custo, alta velocidade e
simplicidade do controlador. Tudo isto tornam este motor muito atraente para sistemas de
transmissão de velocidade variável de baixa potência. O motor possui uma geometria 3D
bastante complicada e o seu design tem alguns problemas difíceis.
‒ Embora seja difícil reduzir o ângulo de passo desse tipo de motor, eles agora são usados
em vários sectores, incluindo PCs, impressoras e electrodomésticos, graças aos seus
baixos custos de produção.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 25
Motor de Ímanes Permanentes (PM)
Tecnologia de movimento “Can stack” com “claw poles”
Falange
Bobina A
Bobina B
Claw pole (indutor)
‒ Quando a bobina é energizada, o indutor (claw pole), é magnetizado para o pólo N, depois
para o pólo S, depois para o pólo N e depois para o pólo S…
‒ Se os ímanes estiverem alinhados directamente nas duas fases A e B, as fases A e B são
deslocadas uma da outras por um passo de 1/4 de dente.
‒ Ao ângulos dos passos para os motores “Can stack” podem ser de 3,6 graus a 18 graus
(100 a 20 passos por rotação).
‒ Os pólos em cada copo do estator são construídos para estarem separados um meio
passo de pólo (garra). Com duas bobinas, isso significa que pode haver 4 posições
discretas por passo de pólo. Um motor de 2 fases, por exemplo, com 12 pares de pólos em
cada copo do estator / bobina terá, portanto, 48 passos por rotação ou 7,5 graus por passo.
‒ Os motores “Can Stack” normalmente por construção são
de 2 fases Eles consistem em dois copos de estator com
pólos em forma de garra (claw poles) em torno de um
enrolamento criando cada metade do motor. O rotor tem o
mesmo número de pares de pólos que o estator.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 26
Motor de Ímanes Permanentes (PM)
Tecnologia de movimento “Can stack” com “claw poles”
Partes:
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Motor de passo de imanes permanente , 24-polos construção “can-stack” .
Rotor cerâmico de imanes 
permanentes 
Bobine 1 Bobine 2 
Polo Sul
Polo Norte
Bobine 2
Rotor
Bobine 1
Motor de Ímanes Permanentes (PM)
Tecnologia de movimento “Can stack” com “claw poles”
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 28
‒ Realiza um elevado número de passos com apenas duas
bobinas cilíndricas nos enrolamentos do estator. NNNNN S S S S S
SSSS S
N N N N N
fase A
fase B
NNNNN S S S S S
SSSS S
N N N N N
fase A
fase B
NNNNN S S S SS
S S S SS
NNNNN
fase A
fase B
t/2
t/2
Nucleo do Estator
Polos do Estator
Entreferro
bobina fase A
bobina fase B
Ímane permanente sul Rotor
t/2
t
‒ Elevado fluxo de dispersãoque salta de um dente para
os adjacentes.
Motor de Ímanes Permanentes (PM)
Tecnologia de movimento “Can stack” com “claw poles”
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 29
Motor “Can stack”
Detalhe Característica Vantagens
Rotor de ímane permanente 
radialmente magnetizado
Proporção elevada de torque 
/tamanho
Redução geral do tamanho da 
máquina
Design da bobinagem da 
bobina
Os enrolamentos Unipolar / 
Bipolar podem ser projectados 
para o melhor desempenho
Optimizando a saída do motor 
para a entrada de energia.
Design de rolamento de bronze 
sinterizado - Opção de 
rolamentos de esferas
Lubrificação de longa duração
Aumento da vida útil da 
máquina
Variação do ângulo de passo-
3.6 º a 20 graus
Capacidade de design para 
uma resolução mecânica mais 
fina
Resolução mais fina do 
movimento
Construção simples do motor
Construção mecânica simples 
com características de designs
comprovados
Solução económica
de movimento
Motor de Ímanes Permanentes (PM)
Tecnologia de movimento “Can stack” com “claw poles”
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 30
Motor de Ímanes Permanentes (PM)
Motores “PM” com Rotor em forma de disco
‒ Um desenvolvimento mais recente na tecnologia dos motores passo-a-passo de ímanes
permanentes, é o motor de rotor de disco fino.
‒ Este tipo de motor passo a passo, de fluxo magnético axial, dissipa muito menos energia
em perdas como o calor, do que o de rotor cilíndrico e, como resultado, é
consideravelmente mais eficiente. A eficiência é uma preocupação primária nos circuitos
industriais, como a robótica, porque um motor altamente eficiente irá funcionar mais frio e
produzir mais torque ou velocidade para o seu tamanho.
‒ Os motores passo a passo de rotor de disco fino também são capazes de produzir quase o
dobro dos passos por segundo do que um motor de passo convencional.
‒ Os Motores passo-a-passo de disco, são motores de ímanes permanente que apresentam
desempenho comparável ao dos motores híbridos. Os rotores nos motores de disco são
discos finos (tipicamente menos de 1 mm), ao contrário dos rotores cilíndricos nos motores
híbridos e de motores convencionais, de ímanes permanentes.
‒ Os motores eléctricos de rotor em forma de disco foram projectadas, construídas e
melhoradas por várias décadas. Praticamente só existe um grupo de máquinas eléctricas,
onde o “air-gap” é vertical ao eixo da rotação , com fluxo magnético na direcção axial, isto
é, paralelo ao eixo do rotor. Estes motores também, são conhecidos como máquinas com
fluxo magnético axial.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 31
Motor de Ímanes Permanentes (PM)
Motores “PM” com Rotor em forma de disco
‒ A figura seguinte mostra a construção básica de um motor PM de disco fino.
Ímane permanente 
samário-cobalto 
(Rotor) 
Fase 1 Fase 2 
Pólo estacionário de ferro 
macio em forma de C 
(Estator) Pólo estacionário de ferro 
macio em forma de C 
(Estator)
Veio 
‒ O rotor do motor passo-a-passo mostrado na Figura, consiste essencialmente de um disco
fino de samário-cobalto.
‒ Uma técnica especial de magnetização axial fornece um grande número de pólos
magnéticos de polaridade alternada, dispostos uniformemente sobre o disco. Este último é
colocado no espaço entre as duas metades do estator.
‒ A armadura de cada fase inclui dois enrolamentos independentes, que podem ser ligados em
série ou em paralelo e também permitem a utilização de um controlo unipolar. Não há
nenhuma indutância mútua entre as duas fases.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 32
Motor de Ímanes Permanentes (PM)
Motores “PM” com Rotor em forma de disco
‒ Quando um pólo está dentro do “air-gap”, o ponto de trabalho do ímane na curva BH é muito
alto e a indução magnética está no máximo. Quando um pólo está fora do “air gap”, o ímane
está no ar e o ponto de trabalho é então muito baixo.
‒ Isso significa que é necessário um ímane muito linear no segundo quadrante da curva BH.
Isto é possível com ímanes permanentes de terras raras. Adicione a isto alguma corrente no
enrolamento e você tem o ponto de trabalho do ímane cobrindo uma ampla área na curva
BH.
Air-gap
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 33
Motor de Ímanes Permanentes (PM)
Motores “PM” com Rotor em forma de disco
‒ Um grande número de pólos magnéticos de polaridade alternada, dispostas uniformemente
sobre o disco. Este último é colocado no espaço entre as duas metades do estator (air-gap).
Uma posição estável, porque a corrente nos enrolamentos de 
fase 1 produz um fluxo alinhado com os ímanes.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 34
Motor de Ímanes Permanentes (PM)
Motores “PM” com Rotor em forma de disco










1. Casquilho de fixação.
2. Placa de ligações (PCB).
3. Placa traseira (estator)
4. Bobina
5. Carcaça
6. Manga
7. Disco de ímanes (Rotor)
8. Veio
9. Tampa frontal
10. Rolamento sinterizado
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 35
Motor de Ímanes Permanentes (PM)
Motores “PM” com Rotor em forma de disco
‒ Os motores de disco são geralmente um pouco mais da metade do que os motores híbridos
de potência igual, e pesam 60% menos. Os motores de disco ainda são frequentemente
usados pela sua baixa inércia e alto torque. As melhorias recentes incluem ímanes de
neodímio e potências até 250 W para motores de nível industrial.
‒ O motor de rotor em forma de disco tem um binário de retenção devido a variações nas
permeabilidades próprias e mútuas, vistas pelos ímanes (circuito magnético do estator).
Graças às técnicas de fabricação, é possível reduzir o binário de retenção a um nível muito
baixo. ..
Aplicações: diagnósticos clínicos, motores para pipetas médicas, scanners de código de
barras, cortadores a laser.
Características:
→Preciso, bem adaptado para microstepping.
→A aceleração mais rápida e a velocidade máxima mais alta.
→Baixo torque de retenção e altamente personalizável.
→Mais passos por volta do que motores de passo de diâmetro semelhante.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 36
Motor de Relutância Variável (VR)
• Você pode entender facilmente o que é este torque, se você tentar girar
um motor passo-a-passo PM manualmente (NÃO um motor VR). Você
sentirá os "cliques" distintivos de cada passo do motor. Na verdade, o
que você sente é o torque de retenção que puxa os ímanes contra a
armadura do estator.
• O motor VR não possui um ímane permanente no rotor. Em vez
disso, o rotor é multipolar feito de ferro macio, e um estator
laminado que aloja os enrolamentos.
• A falta de um ímane permanente tem um efeito negativo no torque que
diminui significativamente. Mas tem uma óptima vantagem…
• A inércia do Rotor é pequena e a resposta muito rápida, mas a
inércia permitida pela carga é pequena.
Aqui está uma animação de um motor VR em operação:
• Roda quando os dentes do Rotor são atraídos , pelos pólos do
estator, quando energizados.
• Quando os enrolamentos dos Estator estão energizados, o par estático deste tipo de
motores é zero. Geralmente o passo deste tipo de motores é de 15º.
Características:
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 37
Motor de Relutância Variável (RV)
‒ Os motores de Relutância Variável
eliminam os ímanes permanentes
(PMs), as escovas, e os comutadores.
O estator consiste de umas laminações
de aço que formam polos salientes.
‒ Uma série de bobinas, conectadas independentemente aos pares, em cada fase, envolvem
os polos do estator.
‒ Sem bobinas, o rotor, é basicamente um pedaço de aço formado para formar pólos
salientes.
‒ A corrente é comutada entre as bobinas de cada fase do estator num padrão sequencial,
num circuito de controlo externo, para desenvolver um campo magnético que gira.
‒ A Relutância refere-se á característicade resistência de um circuito
magnético, também chamada resistência magnética. Quando um par de
bobinas dos polos do estator é energizado, o rotor move-se para alinhar-se
com os polos do estator.
Construção:
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 38
Motor de Relutância Variável (VR)
Construção:
‒O Rotor que pode ser sólido ou laminado,
tem quatro dentes salientes da mesma
largura que os dentes do estator. Como visto.
Existem três circuitos de estator
independentes ou fases A. B e C e cada um
pode ser energizado por um impulso de
corrente directa de um Circuito de
accionamento (não mostrado na figura).
‒Um Motor de relutância variável, mostrado na
Figura, é construído a partir de materiais
ferromagnéticos de pólos salientes …
A
A’
B’
B
C
C’
‒O Estator é feito a partir de uma pilha de
laminagens de aço e tem polos (ou dentes)
salientes igualmente espaçados cada um
com uma bobina de excitação. A
A’
B’
B
C
C’
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 39
Motor de Relutância Variável (RV)
• Corte transversal da máquina de relutância
comutada com 6 pólos no estator e 4 no rotor.
Observe os enrolamentos concentrados nos pólos do
estator.
Construção:
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 40
Motor de Relutância Variável (RV)
Construção:
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 41
Construção:
A
A’
B’
B
C
C’
Motor de Relutância Variável (RV)
‒ A extremidade oposta de cada enrolamento é mantida separada dos outros enrolamentos.
Para aumentar a resolução neste tipo de motor, geralmente mais dentes são adicionados ao
rotor . Então, como é que este tipo de motor roda?
‒ Este motor utiliza um rotor de ferro macio, não
magnetizado. O rotor aqui realmente tem dentes que
são cuidadosamente deslocados dos pólos do estator
para realizar a rotação.
‒ Observe também que os enrolamentos individuais
do estator estão configurados de forma diferente do
que discutimos até agora. Todos os enrolamentos
têm um terminal comum que será conectado a uma
fonte de tensão.
Ferro macio
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 42
Funcionamento: Rotor não magnético - Feito de ferro macio
‒ Maior resolução à medida que mais dentes são adicionados.
A
A’
B’
B
C
C’
Motor de Relutância Variável (RV)
‒ A extremidade oposta de cada enrolamento é mantida separada dos outros enrolamentos.
Para aumentar a resolução neste tipo de motor, geralmente mais dentes são adicionados ao
rotor . Então, como é que este tipo de motor roda?
‒ Este motor utiliza um rotor de ferro macio, não
magnetizado. O rotor aqui realmente tem dentes que
são cuidadosamente deslocados dos pólos do estator
para realizar a rotação.
‒ Observe também que os enrolamentos individuais
do estator estão configurados de forma diferente do
que discutimos até agora. Todos os enrolamentos
têm um terminal comum que será conectado a uma
fonte de tensão.
Ferro macio
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 43
Funcionamento: - Como é que este tipo de motor roda? 
‒Normalmente tem três ou cinco enrolamentos no estator.
A
A’
B’
B
C
C’
Motor de Relutância Variável (RV)
Energizando cada enrolamento de uma vez para
girar o rotor. N
S
‒ Além disso, note que o ângulo de passo destes motores é na verdade metade do que é
com um motor de íman permanente com o mesmo número enrolamentos no estator.
N
SN
S
‒ Observe que, para girar o motor numa direcção particular, a sequência de activação do
pólo/rotor do estator é invertida comparada com a usada num motor de ímanes
permanentes.
‒ Cada enrolamento é energizado um a um para criar
uma polaridade adequada nos pólos do estator . O
rotor gira para minimizar a relutância do caminho
do fluxo magnético. O que acontece depois
diferencia o motor de relutância variável da maioria
dos outros tipos de motores passo-a-passo.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 44
• A resolução do motor de passo de relutância variável
pode ser aumentada através do aumento dos dentes
no rotor e através do aumento do número de fases …
Motor de Relutância Variável (VR)
Resolução:
Aumento do nº de 
dentes do Rotor 
Aumento do nº de 
Fases 
Aumento do nº de 
enrolamentos por 
Fase
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 45
• Os circuitos magnéticos do rotor e do estator estão montados a partir de espelhos
magnéticos de alta permeabilidade (ferrossilício ou mesmo ferro-cobalto). Certas máquinas,
em aplicações de posicionamento ou de uma rotação muito lenta, podem ter um rotor ou / e
um estator em ferro maciço.
Motor de Relutância Variável (VR)
Outras Variantes:
• Diversas geometrias do rotor e do estator têm sido assim imaginadas pelos construtores
para cumprir especificações particulares. Distinguem-se três geometrias base, saber:
• Existe um grande número de designs de construção para
aumentar o número de passos por volta, como por exemplo as
estruturas bifilares. Para minimizar a força magnetomotriz e
aumentar a potência mássica, o entreferro dos motores passo-a-
passo de relutância variável deve ser tão pequeno quanto
possível.
Os motores de passo de relutância variável sem dentes no estator (só polos magnéticos).
Os motores de passo de relutância variável com estator dentados.
Os motores de passo de relutância variável de pólos magnéticos dentados desfasados.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 46
• Nos motores de relutância variável de estator não dentados , o
passo dos pólos do estator é diferente do passo dos dentes do rotor.
A Figura ilustra um exemplo clássico deste tipo de motor.
‒ A sequência da alimentação das bobinas do estator é que define o sentido da rotação do
motor. Por conseguinte, o rotor leva 3 (= m) passos ,para fazer um quarto de volta,
admitindo que só um grupo de bobinas é alimentado simultaneamente. A Figura mostra a
sequência dos passos num período eléctrico (sequência das 3 fases – (3x30=90º)..
Motor de Relutância Variável (VR)
Outras Variantes: Motores VR de Estator não dentado (visto já anteriormente)
‒ Este motor tem três fases, m = 3, 6 pólos no estator, Ns = 6 e
quatro dentes no rotor, Nr = 4
‒ O equilíbrio das posições do rotor são obtidos em locais onde a relutância vista pelas
bobinas energizadas tem um mínimo. Apenas as bobinas colocadas em pontos (pólos) com
180 ° de desfasamento do estator é que ficarão alinhadas com dois dentes do rotor o que
corresponde ás bobinas do estator percorridas por corrente, cuja direcção é de menor
importância, uma vez que o rotor, passivo, não pode distinguir a direcção do campo
magnético.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 47
Np =m.Nrm =nº fases
Nr= nº dentes do Rotor
Ns= nº Pólos do Estator
m= ângulo mecânico
t r e ts= ângulo dente Rotor / Estator
m= tr-ts
m= (Ns-Nr)/(Np.Ns)x360º
m
ts
tr
(Nr /Ns ) = K  m
(Nr /Ns ) = K  m
Motor de Relutância Variável (VR)
r
m
Nm
360º
.

Outras Variantes: Motores VR de Estator não dentado (visto já anteriormente)
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 48
• O passo de dente do rotor é tal modo
que, os dentes dos pólos opostos do
estator alinham com os dentes do rotor, e
os dentes dos outros pólos estão
desfasados de k / m⋅tr (1 ≤K ≤m-1) para o
mesma posição relativa do rotor-estator.
Motor de Relutância Variável (VR)
• O rotor é uniformemente dentado e os
polos salientes do estator têm um certo
número de dentes, cujo passo de dente é
o mesmo do rotor.
• Os pólos do estator são distribuídos
simetricamente e o número de dentes na
superfície depende da vitalidade das
massas polares.
• A Figura mostra a estrutura deste tipo de motor.
tr
1/3tr2/3tr
Outras Variantes: Motores VR de Estator dentado
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 49
Motor de Relutância Variável (VR)
• Tal comomostrado na Figura a comutação de fase (1
→ 2, por exemplo) provoca uma rotação do campo
magnético por um ângulo mecânico m.
r
m
Nm
360º
.

Ns= Número de pólos do Estator = 6
Nr= Número de dentes do Rotor =16
m = Ângulo mecânico =7,5º
Outras Variantes: Motores VR de Estator dentado
• A construção dentada do estator e o rotor de um motor passo
a passo tem muitas vantagens.
1. Melhora a resolução do movimento (ângulo de passo), que agora depende do passo do dente.
Pequenos ângulos podem ser alcançados como resultado.
2. Ele aumenta a concentração do campo magnético, o que gera o torque do motor. Isto significa
características de torque melhoradas.
3. As características de torque e movimento tornam-se mais suaves (ondulações menores e menor jitter)
como resultado da construção distribuída dos dentes.
‒ No caso mostrado na figura acima, os dentes do estator são igualmente espaçados, mas o passo
(espaçamento angular) não é idêntico ao passo dos dentes do rotor. Na construção do estator dentado,
Ns representa o número de dentes em vez do número de pólos no estator. O número de dentes do rotor
deve ser aumentado em proporção.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 50
Nº Passos/V
Nº 
Fases
Ângulo Passo
Nº Dentes 
Rotor
Nº Pólos Estator
Np K1/m m m=360/Np Nr=Np/m Ns=m.Nr/(m.K1)
6 1-1/3 3 60 2 3
12 1-1/3 3 30 4 6
18 1-1/3 3 20 6 9
24 1-1/3 3 15 8 12
24 1-1/4 4 15 6 8
24 1+1/3 3 15 8 6
30 1-1/3 3 12 10 15
36 1-1/3 3 10 12 18
36 1-1/4 4 10 9 12
36 1+1/3 3 10 12 9
48 1-1/3 3 7.5 16 24
48 1-1/4 4 7.5 12 16
Motor de Relutância Variável (VR)
Combinações possíveis: Motores VR de Estator dentado 
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 51
Nº Passos/V
Nº 
Fases
Ângulo Passo
Nº Dentes 
Rotor
Nº Pólos Estator
Np K1/m m m=360/Np Nr=Np/m Ns=m.Nr/(m.K1)
48 1+1/3 3 7.5 16 12
72 1-1/3 3 5 24 36
72 1-1/4 4 5 18 24
72 1+1/3 3 5 24 18
100 1-1/5 5 3.6 20 25
100 1+1/4 4 3.6 25 20
180 1-1/3 3 2 60 90
180 1-1/4 4 2 45 60
180 1+1/3 3 2 60 45
180 1+1/4 4 2 45 36
Motor de Relutância Variável (VR)
Combinações possíveis: Motores VR de Estator dentado
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 52
º6
.

r
m
Nm
360º

• A Figura mostra um caso que não é
realizável na prática, ou seja, os dentes
do rotor e do estator são rectangulares
e têm o mesmo passo. Na verdade, as
dimensões dos dentes e as formas são
escolhidos de acordo com regras
especiais…
Motor de Relutância Variável (VR)
• Para aumentar o espaço para os enrolamentos (aumento da força
magnetomotriz), por vezes renuncia a possibilidade de alimentar simultaneamente
dois blocos opostos, criando uma estrutura escalonada pólos salientes dentados
desfasados.
• Para um motor de passo deste tipo, cada
pólo do estator tem um enrolamento de
uma fase ou seja Ns = m, mas apenas um
grupo de dentes do rotor alinha com
dentes estator (anteriormente alinhavam
dois grupos N/S).
Outras Variantes: Motores VR de Estator c/ dentes desfasados
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 53
Motor de Relutância Variável (VR)
• Para um motor de rotação lenta (10 ÷ 50
r/min), os encaixes rectangulares no rotor e
no estator apresentam as mesmas
performances, estáticas e dinâmicas que os
encaixes mais complexos. Nesse caso temos:
2
1
árioPasso dent
m denteLargura duLL
dr
dr
ds
ds
tt
• Para máquinas de rotação mais rápida, as formas
de encaixes dependem do sentido de rotação. Se
alguém deseja manter em movimento em ambos os
sentidos, o melhor compromisso é fazer ranhuras
rectangulares na parte estacionária e encaixes
semicirculares na parte móvel.
Outras Variantes: Motores VR de Estator c/ dentes desfasados
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 54
Motor de Relutância Variável (VR)
‒ Na imagem, por exemplo, o motor possui três pilhas e três fases, mas motores podem ter
até sete pilhas e fases...
‒ O motor passo a passo de “multistacks” (pilhas múltiplas) é dividido ao longo do seu
comprimento axial em seções isoladas magneticamente ('pilhas ou stacks'), cada uma das
quais pode ser excitada por um enrolamento separado ('fase').
Ângulo de dentes 
do Rotor
Rotor
Pólo do 
Estator
Enrolamento 
do Estator
Ferro exterior
Ferro exterior
Stack C Estator
Stack C Rotor
Veio 
Enrolamento Stack C
Outras Variantes: Motores VR “Multi – stacks”
‒ Para aumentar o torque das máquinas de relutância
variável, mantendo uma frequência mecânica de
funcionamento (algumas dezenas de passos por
segundo), propôs-se a construção de circuitos
magnéticos múltiplos (vários stacks), sendo vários
motores simples acoplados a um único eixo.
‒ Um motor de passo de relutância variável multistack (ou m- stack)
pode ser considerado constituído por motores de relutância variável
de pilha única iguais, com os seus rotores montados num único eixo.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 55
Estator
Estator
A B C
Eixo
Construção
Motor de Relutância Variável (VR)
Outras Variantes: Motores VR “Multi – stacks”
A B C
A B C
‒ Os estatores e os rotores têm o mesmo número de pólos
(ou dentes) e, portanto, o mesmo passo do pólo (dente).
Para um motor de m- stacks, os pólos (ou dentes) do Rotor
em todas as pilhas (stacks) estão alinhados, mas os pólos
do Estator (dentes) estão deslocados por um ângulo de 1 /
m do passo de pólo, de um para o outro.
‒ Todos os enrolamentos do pólo do estator numa determinada pilha, são excitados
simultaneamente e, portanto, o enrolamento do estator de cada pilha forma uma fase.
Assim, o motor tem o mesmo número de fases que o número de pilhas.
m
dr
m
t
 
m
p
a
360º
N 
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 56
Motor de Relutância Variável (VR)
Outras Variantes: Motores VR “Multi – stacks”
IA
A
A B C
‒ A posição do rotor em relação ao estator numa pilha particular, é definida com precisão
sempre que o enrolamento da fase é excitado. A precisão de posicionamento é conseguida
por meio do número igual de dentes no estator e no rotor, que tendem a alinhar de modo a
reduzir a relutância do circuito magnético da pilha. Na posição em que os dentes do estator
e do rotor estão totalmente alinhados, a relutância do circuito é minimizada e o fluxo
magnético na pilha está no seu valor máximo.
Funcionamento
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 57
‒ Os pólos (ou dentes) do Estator em todas as pilhas (stacks) estão alinhados (fixos), mas os
pólos do Rotor (dentes) estão deslocados por um ângulo de 1 / m ( 1/3 neste caso m=3
fases) do passo de pólo, de um para o outro.
Funcionamento
Motor de Relutância Variável (VR)
Outras Variantes: Motores VR “Multi – stacks”
‒ Para um rotor de 12 pólos (dentes), o passo tdr é de 30° e,
portanto, os pólos do rotor (dentes) estão deslocados uns dos
outros em 1/3 do passo do pólo ou 10°. Os dentes do estator
em cada pilha estão alinhados.
‒ Quando o enrolamento de fase A é excitado, os dentes do rotor da pilha A alinham com
os dentes do estator num sentido (horário/anti-horário dependendo da orientação das
bobinas do estator e da polaridade da tensão aplicada).
‒ Quando a fase A é desligada e a fase B é excitada, os dentes do rotor da pilha B alinham
com os dentes do estator. O novo alinhamento é feito pelo movimento do rotor de 10° no
sentido anti-horário. Assim, o motor move-se um passo (igual ao ⅓ passo pólo) devido á
mudança de excitação da pilha A para pilha B.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 58
Funcionamento
Motor de Relutância Variável (VR)
Outras Variantes: Motores VR “Multi – stacks”
‒ A próxima fase B é desalimentada e a fase C é excitada. O rotor move-se outro passo de 1/3
do passo do pólo no sentido anti-horário.
‒ Outra mudança de excitação da pilhaC para a pilha
A irá mais uma vez alinhar os dentes do estator e do
rotor na pilha A. No entanto, durante este processo
(A → B → C → A), o rotor moveu um passo do dente
do rotor (30º).
A CB
Alinhado 1/3 tdr 2/3 tdr
A B C
30º
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 59
‒ Embora o uso do número de pilhas mais elevado seja uma grande conveniência para os fabricantes, é
preciso lembrar que mais enrolamentos de fase, exigem mais circuitos de controlo, de modo que o
utilizador deve pagar isso em termos de custo, além dum do circuito de comando mais complexo. Além
disso, pode-se demonstrar que os motores com número de pilhas mais alto, não possuem vantagens de
desempenho reais sobre um motor de três pilhas…
‒ Portanto, neste motor de três pilhas, três mudanças de excitação causam um movimento do
rotor de três passos ou um passo do dente do rotor. A rotação contínua no sentido anti-
horário pode ser produzida repetindo a sequência de excitação: A, B, C, A, B, C, A, ....
Conclusões
Motor de Relutância Variável (VR)
Outras Variantes: Motores VR “Multi – stacks”
‒ .... Alternativamente, a rotação no sentido horário resulta da sequência: A, C, B, A, C, B, A,
.... Se a operação bidireccional for necessária num motor multi-stack, ele deve ter pelo
menos três “stacks” para que as duas sequências de excitação distintas estejam disponíveis.
Construção
 Cada fase possui uma secção separada do estator e do rotor chamada pilha ou “stack”.
A pilha estator consiste de enrolamentos de pólos salientes.
Todas as bobinas do estator estão ligadas em série.
O circuito magnético de cada pilha é independente do de outros.
 O rotor não tem bobinas é de ferro macio e tem dentes salientes.
‒ O motor de passo VR Multistack tem maior relação torque / volume.
‒ Mais eficiência comparativa com o motor de passo VR simples.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 60
http://www.profelectro.info/Uploads/luisj/motorPassoAPasso.swf
Motor de Relutância Variável (VR)
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 61
Motor Híbrido (HB)
Introdução:
‒ É uma combinação dos dois tipos anteriores; O rotor é
constituído por anéis dentados de aço macio, em número
ligeiramente distinto dos do estator, estando os ditos anéis
dentados montados sobre um ímane permanente, disposto
axialmente, tendo uma anel polaridade N e o outro S.
‒ Na verdade, existem 2 anéis separados, cada um com um numero determinado de dentes.
O núcleo é um ímane permanente cilíndrico. Os anéis são soldados um no Norte e um no
pólo Sul do ímã permanente. Assim, um anel tem só pólos norte nos dentes e o outro só tem
pólos sul. O truque é que os discos são colocados de forma a que, se você olhasse por
cima, você veria um anel com o dobro dos dentes! As colunas do primeiro disco, estão
alinhadas com os vales do outro disco….
‒ O motor de passo Híbrido : caracteriza-se por ter vários dentes no estator e no rotor. O rotor
com um ímane concêntrico magnetizado axialmente á volta do seu eixo. Pode-se ver que
esta configuração é una mistura dos tipos de relutância variável e de ímanes permanentes.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 62
NS
NS
‒O motor de passo híbrido opera sob os princípios combinados dos motores de
ímane permanente e de relutância variável. No motor híbrido de quatro fases
acima, a estrutura do núcleo do estator é muito próxima da de um motor VR de
pilha simples, mas as duas bobinas num pólo são enroladas no esquema bifilar,
de modo que produzem diferentes polaridades magnéticas na excitação…
Motor Híbrido (HB)
Princípio de funcionamento:
Núcleo do Estator Enrolamentos
Núcleo do Rotor
Ímane permanente
Enrolamentos do Estator
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 63
Motor Híbrido (HB)
Princípio de funcionamento:
Ímane Permanente
Ferro laminado dentado
‒ Um ímane cilíndrico, que fica no núcleo do rotor, é
magnetizado longitudinalmente para produzir um campo
unipolar. Cada pólo do ímane é coberto com um anel de aço
macio com dentes distribuídos de maneira uniforme.
‒ Os dentes nas duas secções estão desalinhados um do
outro, por meio do dente. Em alguns motores, os dentes
do rotor estão alinhados uns com os outros, mas o
núcleo do estator tem um desalinhamento.
‒ Os campos magnéticos num motor híbrido: (a) o fluxo unipolar gerado pelo ímane e (b) o
fluxo heteropolar gerado pelo enrolamento do estator.
(a) (b)
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 64
Ímane Permanente N
N
Ímane Permanente S
N
Motor Híbrido (HB)
Princípio de funcionamento:
‒Modelo dividido e desenrolado de um motor de passo híbrido de quatro fases; A
parte superior e a inferior são as secções transversais dos pólos sul e norte,
respectivamente.
Reforçam-se Anulam-se
Reforçam-se
Anulam-se
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 65
Motor de Híbrido (HB)
Construção:
‒ O estator deste motor é idêntico ao do motor de ímanes permanentes ou de relutância
variável. As bobinas do estator são enroladas em pólos alternados. Neste caso, as
bobinas de diferentes fases são enroladas em cada pólo, geralmente duas bobinas num
pólo, o que é referido como uma ligação bifilar.
‒ O rotor consiste em um ímane permanente que é magnetizado na direcção axial para criar
um par de pólos magnéticos (pólos N e S). Cada pólo é coberto com dentes uniformemente
espaçados. Os dentes são feitos de aço macio e em duas secções, das quais, cada pólo os
dentes estão desalinhadas entre si por um passo de meio dente.
Ímane Permanente
N S
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 66
Motor de Híbrido (HB)
Ímane Permanente
N S
Construção: Esquemática
…se você olhasse por cima, você veria um anel com o dobro dos dentes!
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 67
Pólos Norte
Pólos Sul
A alternância entre pólos NORTE e SUL dos imanes no eixo do rotor do motor
Construção: Pormenor do Rotor
Ímane Permanente
Motor de Híbrido (HB)
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 68
Pólos Norte
Pólos Sul
Rotor
Desfasamento de meio passo entre dentes
N
S
Ímane Permanente
Construção: Pormenor do Rotor
Motor de Híbrido (HB)
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 69
Construção: Partes
Motor de Híbrido (HB)
Peças dentadas do 
Rotor
Ímane Permanente 
Magnetização axial
Estator
(Com dentes)
Enrolamentos
(Estator)
Veio
(Não magnetizado)
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 70
Motor de Híbrido (HB)
 Partes do Motor Híbrido
Placa traseira de 
alumínio
Conjunto do Rotor 
com rolamentos
Conjunto do Estator 
com Enrolamentos Placa frontal de 
alumínio
Mola de retensão
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 71
Motor Híbrido (HB)
 Partes do Motor Híbrido
Tampa frontal
Tampa inferior
Rolamento
Núcleo do Estator
Veio
Rolamento
Anilha
Anilha
Núcleo do Rotor
Núcleo do Rotor
Ímane permanente
Forro isolante
Rotor
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 72
Motor de Híbrido (HB)
Funcionamento: - Motor híbrido do tipo ímane Permanente e Relutância Variável 
A
A’
B
B’
A
B
A’
B’
‒Em relação ao diagrama dos enrolamentos,
nesta configuração, podemos ver que cada
enrolamento realmente energiza quatro pólos
do estator ao mesmo tempo.
‒Este slide mostra o motor de passo híbrido,
numa vista frontal.
Secção de pólos Norte a vermelho.
Secção de pólos Sul a Verde.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 73
Motor de Híbrido (HB)
Funcionamento: - Motor híbrido do tipo ímane Permanente e Relutância Variável 
‒ Observe que os pólos do estator A e A’ estão alinhados
perfeitamente com um dos dentes da secção do rotor. Por
outro lado, os pólos de estator B e B’ estão na verdade a meio
caminho, com a metade do pólo atraindo o dente de um anel
enquanto repelindo o outro.
‒Vamos olhar mais de perto sobre como este motor realmente roda.‒ Aplicando uma tensão a cada um dos enrolamentos,
controlaremos a direcção do fluxo da corrente,
controlando assim a polaridade de cada pólo do
estator.
A
A’
B
B’
A
B
A’
B’
N
N
N
N
S
S
S
S
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 74
Motor de Híbrido (HB)
Funcionamento: - Motor híbrido do tipo ímane Permanente e Relutância Variável 
‒Vamos olhar mais de perto sobre como este motor realmente roda.
A
A’
B
B’
A
B
A’
B’
N
N
N
N
S
S
S
S
‒ Veja como isto afecta a posição do rotor. Observe
agora que os pólos do estator A e A 'são agora metade
em cada secção de rotor, enquanto os pólos de
estator B e B se alinham perfeitamente com cada um
da secção. O rotor girou uma quantidade muito
pequena graças à construção dos componentes do
motor híbrido.
‒ O próximo passo na sequência muda a direcção da
corrente no enrolamento A , ao reverter a tensão
aplicada. O enrolamento B mantém a direcção da
corrente do estado anterior.
‒ Este motor tem um ângulo de passo de 1,8 graus por passo. Esta é uma
melhoria significativa em relação ao motor de ímane permanente básico
que nós vimos antes. Esta resolução de passo pode ser melhorada
através do uso de Técnicas de passo diferentes…
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 75
Motor de Híbrido (HB)
Funcionamento: - Motor híbrido do tipo ímane Permanente e Relutância Variável 
‒Vamos olhar mais de perto sobre como este motor realmente roda.
A
A’
B
B’
A
B
A’
B’
‒ O próximo passo na sequência….
‒ O próximo passo na sequência….
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 76
(Ângulo do passo=7.2°)
NR=50; 
m=2; 
Np=200
Motor Híbrido (HB)
‒ O motor híbrido é, de longe, o motor de passo mais utilizado em aplicações industriais A
maioria dos motores híbridos é de 2 fases, embora sejam utilizadas versões de 3 e 5 fases.
‒ Um outro desenvolvimento é o motor “híbrido aperfeiçoado” (“enhanced hybrid”), que
emprega ímanes para focagem do fluxo que propiciam um aumento significativo no
desempenho, muito embora a um custo maior.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 77
Motor Híbrido (HB)
Conclusões:
‒A capacidade de produção de torque para
um determinado tamanho de motor, é maior
no motor híbrido do que no motor de
relutância variável, de modo que o híbrido é
uma escolha natural para aplicações que
requerem um pequeno passo e alto torque,
mas o motor passo-a-passo híbrido é mais
caro do que o motor de relutância
variável…
‒Este tipo de motor tem uma alta precisão e alto torque, e pode-se configurar para
ministrar um passo angular tão pequeno quanto 1.8°.
‒O tipo de motor Híbrido é provavelmente o mais usado de todos os motores de
passos. Originalmente desenvolvido como um motor PM sincrónico de baixa
velocidade , a sua construção é uma combinação dos desenhos RV e PM.
‒O motor híbrido mais popular é o motor de quatro fases de 200 passos, sendo o
ângulo de passo de 1,8º
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 78
Motor de passo Híbrido Linear …
Motores lineares:
‒Os Motores lineares podem ser definidos como transdutores que transformam
sinais eléctricos em movimentos de translação. São projectados para executar
movimento linear directamente, sem a necessidade de acoplamentos mecânicos.
‒A força actua ao longo do deslocamento da componente estacionária, a qual é
denominada de estator ou padrão (platen em Inglês), enquanto que o elemento
móvel é referenciado como translator ou cursor (forcer).
‒Ao contrário dos motores
rotativos, onde os parâmetros
de referência são velocidade
angular e torque, nos motores
lineares as componentes do
movimento são referenciadas
como força e velocidade de
translação.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 79
Motor de passo Híbrido Linear …
‒Limitações de velocidade e aceleração inerentes aos sistemas de conversão
rotativa em movimento linear. Por exemplo, em um sistema de rosca, a inércia do
torniquete excede frequentemente a inércia da carga. A tentativa de um
movimento de alta velocidade com uma carga útil de baixa massa, resulta na
maioria do torque do motor aplicado para superar a inércia do torniquete. À
medida que o comprimento do parafuso aumenta, a inércia do parafuso aumenta
e a velocidade crítica máxima é reduzida. Com motores lineares, toda a força
gerada pelo motor é aplicada de forma eficiente directamente à carga e o
comprimento não tem efeito sobre a inércia do sistema.
Motores lineares:
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 80
Motor de passo Híbrido Linear …
Construção: Processo "imaginário" de obtenção de um motor linear
‒Uma analogia clássica é que um motor de passo híbrido linear, se assemelha a
um motor de passo híbrido giratório desenrolado e solto. Estes motores usam
relutância electromagnética para gerar força linear, mas incluem ímanes
permanentes para ampliar o impulso binário máximo.
‒Um motor linear pode ser mais bem descrito como um motor rotativo tradicional
que é aberto e realiza um movimento em linha.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 81
‒ O forçador tem ímanes permanentes, bobinas de fase em torno de pilhas magnéticas em
forma de U e um garfo magnético. Cada pilha tem dois grupos de dentes agindo como pólos
do forçador. As bobinas serpenteiam entre os dentes. Cada grupo do dentes pode ter um ou
mais dentes. Um pequeno espaço separa o “forcer “ do “Platen” : o air-gap (entre-ferro).
Motor de passo Híbrido Linear …
Construção: Processo "imaginário" de obtenção de um motor linear
‒ O estator ou “platen” é uma barra de aço dentada passiva que se estende ao longo como
um guia pelo comprimento desejado. Todos os ímanes permanentes, electroímanes e
rolamentos são incorporados na armadura ou forçador.
‒ O forçador move-se no plano horizontal com sentido bidireccional ao longo do “platen”,
assegurando locais discretos em resposta ao estado das correntes nos enrolamentos de
campo.
‒ O elemento móvel é chamado de
forçador (forcer). A parte estacionária é
chamada (platen) .A trilha estacionária
é assim em um stepper linear de
relutância variável.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 82
‒ Quando a corrente é aplicada a uma bobina de comando, o fluxo magnético resultante
tende a reforçar o fluxo do ímane permanente num pólo desse electroímane e a cancelá-lo
no outro. Ao aplicar selectivamente impulsos de corrente às duas bobinas de comando, é
possível concentrar o fluxo em qualquer dos pólos. O pólo que recebe a concentração de
fluxo mais alta tentará alinhar os dentes com os dentes do “platen”, gerando uma força
tangencial, de e forma a limitar a energia magnética no air-gap. Quatro passos resultam no
movimento de um intervalo de dente.
Motor de passo Híbrido Linear …
Funcionamento:
‒ O motor de passo linear híbrido opera sob os princípios combinados de relutância variável e
de motores de ímanes permanentes.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 83
‒Os motores passo híbridos lineares, têm um torque de retenção alto e podem
operar a altas velocidades. Eles conduzem eixos lineares na automação,
periféricos de computadores e robôs porque são precisos e aceleram
rapidamente. Eles também são mecanicamente simples e fiáveis - geralmente
com baixa inércia também. Os motores lineares híbridos geralmente funcionam
sob o controlo de duas fases em circuito aberto.
Motor de passo Híbrido Linear …
Características e aplicações:
‒Sua principal desvantagem em comparação com outros tipos de motores é um
preço mais alto.
‒Os motores de passo lineares são uma excelente solução para aplicações de
posicionamento que exigem aceleração rápida e movimentos de alta velocidade
com baixas cargas. A simplicidade mecânica e a operação precisa em anel aberto
são características adicionais dos sistemas de motores lineares de micropassos…12/08/2017 Por : Luís Timóteo 84
‒ Movimento múltiplo - Mais de um forçador pode operar no mesmo “platen” com trajectórias
sobrepostas.
Motor de passo Híbrido Linear …
Benefícios adicionais de motores de passo linear
‒ Alta Produção - Os motores são capazes de velocidades de 100 ips e o forçador de baixa
massa permite alta aceleração.
‒ Simplicidade mecânica - É eliminada a necessidade de parafusos ou cintas e polias. O
projecto mecânico é de pré-engenharia.
‒ Alta fiabilidade - Menos peças móveis e um projecto de rolamento de ar sem fricção
resultam numa vida mais longa e sem manutenção.
‒ Percurso longo - O tempo do percurso é limitado apenas pelo comprimento da guia (platen);
O aumento do comprimento não causa degradação no desempenho.
‒ Operação precisa do Loop aberto - Repetibilidade bidireccional para 2,5 mícrons sem a
despesa adicional de dispositivos de feedback.
‒ Reduzidas dimensões - Um motor linear geralmente é menor em todas as três dimensões do
que sistemas comparáveis ​​em que o movimento rotativo é convertido em linear.
‒ Movimento X-Y facilmente alcançado - A montagem de sistemas de pórtico X-Y é
rapidamente realizada.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 85
Motores Bipolares:
1a
2a
1b
2b
• Os motores bipolares são
constituídos por bobinas sem
derivação central (figura).
Quanto ao modo de operação, os motores de passo ser Bipolares ou unipolares.
Modos de Operação ...
• Estes motores têm geralmente quatro fios de alimentação.
• As bobinas devem ser energizadas de forma que a corrente
flua na direcção inversa a cada dois passos para permitir o
movimento contínuo do rotor, ou seja, a polaridade deve ser
invertida durante o funcionamento do motor o que torna o
circuito de controlo mais complexo e caro.
• Os motores de passo bipolares são conhecidos pela sua
excelente relação tamanho/torque: eles proporcionam um torque
cerca de 40% maior em comparação a um motor unipolar do
mesmo tamanho. Isto se deve ao facto de que quando se
energiza uma fase, ambos os polos em que a fase (ou bobina)
está instalada são magnetizados. Assim, o rotor sofre a acção de
forças magnéticas de ambos os polos, ao invés de apenas um,
como acontece no motor unipolar.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 86
Motores Unipolares:
• A figura mostra uma representação de um motor de passo unipolar de 4 fases
(1a, 2a, 1b e 2b). A fase 1a vai da derivação central até à extremidade a na
bobina 1, e a fase 1b, da derivação central à extremidade b, nesta mesma bobina.
As fases na bobina 2 são análogas à bobina 1.
• Os motores de passo unipolares são reconhecidos pela
derivação central (centre tap) em cada uma das bobinas. O
número de fases é duas vezes o número de bobinas, uma
vez que cada bobina se encontra dividida em duas.
• Normalmente, a derivação central das bobinas é
ligada ao positivo da fonte de alimentação e os
extremos de cada bobina são ligados
sequencialmente á terra por um circuito apropriado
(controlador + driver), conforme o modo de
accionamento adoptado, para assim produzir o
movimento de rotação contínuo numa direcção.
Motor de Ímanes Permanentes
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 87
Modos de Operação …
Motores Unipolares:
• Podemos ver o corte transversal do motor com um passo de 30 graus. A bobina 1 encontra-
se distribuída entre o pólo superior e pólo inferior do estator do motor, enquanto que a bobina
2 encontra-se distribuída entre o pólo esquerdo e o pólo direito do estator. O rotor, neste
caso, é um ímã permanente com seis pólos (3 pólos sul e 3 pólos norte), dispostos ao longo
da circunferência do rotor. Para uma resolução angular maior, o rotor deverá
conter proporcionalmente mais pólos.
• Um motor como o esquema mostrado na figura teria seis fios, quatro para as bobinas e dois
para as derivações, mas também são comuns motores onde as duas derivações são
conectadas internamente, então externamente apresentam apenas cinco fios. Um diferencial
para os motores unipolares é que os circuitos de accionamento são de construção muito
mais simples e tem um custo muito menor do que os circuitos dos motores bipolares.
• Na figura, vamos considerar que as fases do motor
estejam distribuídas da seguinte forma: 1a no pólo
superior, 1b no pólo inferior, 2a no pólo direito e 2b no pólo
esquerdo. A corrente ao fluir da derivação central da
bobina 1 para o terminal a (fase 1a) faz com que o pólo
superior do estator seja um pólo norte, atraindo o pólo sul
do rotor que esteja mais próximo.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 88
Modos de Operação …
Unipolar vs Bipolar
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 89
Motores Unipolares: Ligações 
Motores Unipolares…
• Os motores passo-a-passo unipolares podem ter 8, 6, ou 5, fios de ligações, dependendo
das suas ligações internas.
5 terminais:
‒ Nesta configuração , com um fio comum, os pólos
magnéticos podem ser facilmente alterados.
Suponhamos, por exemplo, que liguemos o fio
comum á terra. Ao alimentar mos uma vez a
primeira extremidade da bobina e na outra vez a
outra extremidade, os pólos magnéticos são
alterados. Isso significa que o circuito para uma
aplicação bidireccional do motor é muito simples,
geralmente com apenas dois transistores por fase.
Ponto Comum
‒ A grande desvantagem é que, a cada vez, apenas metade dos enrolamentos das bobinas
disponíveis são usados. Isto é como se o motor fosse conduzido com excitação de bobina
única.
‒ Portanto, o torque gerado é sempre cerca de metade do torque que teria sido gerado se
ambas as bobinas fossem alimentadas. Por outras palavras, os motores unipolares precisam
dobrar o tamanho de um motor bipolar, para fornecer o mesmo torque. O motor unipolar
pode ser usado como um motor bipolar, simplesmente deixando o fio comum desconectado.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 90
Motores Unipolares: Ligações
6 terminais:
‒ Os Motores unipolares podem ter 5 ou 6 fios terminais. O
desenho ao lado monstra um motor unipolar com 6 fios.
8 terminais:
‒ Este é o motor passo-a-passo mais flexível em termos
de modos de conexão. Todas as bobinas têm fios
terminais para ambos os lados.
‒ Este motor pode ser conectado com qualquer conexão possível. Pode ser conectado como
um 5 ou 6 fios unipolar, como bipolar com enrolamentos de série, como bipolar com
enrolamentos paralelos, ou como bipolar com bobina simples por fase para aplicações de
menor corrente.
Motores Unipolares…
‒ Há situações, porém, que os dois fios comuns estão
conectados internamente. Neste caso, o motor terá
apenas 5 fios terminais.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 91
8 terminais: Ligações
Motores Unipolares…
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 92
Motores Unipolares: Ligações
Motores Unipolares…
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 93
Ligações
Motores Passo-a-passo
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 94
Controlo
Nº de 
Passo
Posição
do Passo
Bobina
1
Bobina
2
Bobina 
3
Bobina 
4
1 0 OFF OFF OFF ON
2 1 OFF OFF ON OFF
3 2 OFF ON OFF OFF
4 3 ON OFF OFF OFF
1
2
3
4
Modos de comando e controlo…
‒ Os motores de passo podem ser accionados de vários modos, dependendo do objectivo a
ser alcançado.
“Wave drive” ou Passo completo simples: Este modo de controlo é o mais simples de
todos os modos em que apenas um enrolamento é alimentado de cada vez. Cada bobina de
fase é ligada alternadamente á fonte de alimentação, o que provoca que o eixo do motor se
oriente na direcção da bobina activa.
‒ Neste modo, o motor fornece o ângulo de passo
máximo, em comparação com todos os outros modos. É
o modo mais simples e dos mais usados; Menor
consumo de energia mas menor torque ou binário…
‒ A tabela abaixo mostra a ordem através da qual asbobinas são alimentadas num motor passo-a-passo
unipolar de 4 fases.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 95
Controlo
Nº de 
Passo
Posição
do Passo
Bobina
1
Bobina
2
Bobina 
3
Bobina 
4
1 0 ON ON OFF OFF
2 2 OFF ON ON OFF
3 4 OFF OFF ON ON
4 6 ON OFF OFF ON
1
2
3
4
Modos de comando e controlo…
“Full drive” ou Passo completo duplo: Este modo de controlo consiste em ter activas
duas bobinas ao mesmo tempo, ambas consecutivas, de modo que o eixo do motor se
orienta para o ponto médio entre ambas as bobinas. Esta é a sequência mais utilizada e a
que é recomendada pelo fabricante. Neste modo, o motor avança um passo de cada vez e,
devido a que há, sempre duas bobinas activas, se obtém um alto binário de passo e de
retensão.
‒ A tabela abaixo mostra a ordem através da qual as
bobinas são alimentadas num motor passo-a-passo
unipolar de 4 fases.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 96
Controlo
Nº de 
Passo
Posição
do Passo
Bobina
1
Bobina
2
Bobina 
3
Bobina 
4
1 0.0 ON OFF OFF OFF
2 0.5 ON ON OFF OFF
3 1.0 OFF ON OFF OFF
4 1.5 OFF ON ON OFF
5 2.0 OFF OFF ON
6 2.5 OFF OFF ON ON
7 3.0 OFF OFF OFF ON
8 3.5 ON OFF OFF ON
1
2
3
4
Modos de comando e controlo…
“Half drive” ou Meio Passo: Combinam-se as sequências anteriores; o resultado que se
obtém é um passo mais curto (é metade do passo gerado nos modos anteriores) e o eixo
do motor alinha-se nas mesmas posições que nos dois modos anteriores. Para isso, se
activam primeiro 2 bobinas e depois só 1, e assim sucessivamente…
‒ A tabela abaixo mostra a ordem através da qual as bobinas
são alimentadas num motor passo-a-passo unipolar de 4
fases. A sequência completa consta de 8 movimentos em
vez de 4.
‒ Neste método, o consumo de energia se 3 vezes maior que o método de passo normal, mas
a precisão do motor pode ser duplicada…
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 97
Modos de comando e controlo…
“MicroStep drive” ou Micropassos: Neste modo, cada passo do motor é subdividido em
vários pequenos passos, mesmo em centenas de posições fixas, portanto, uma maior
resolução de posicionamento é obtida. Neste modo, as correntes através dos enrolamentos
são continuamente variadas para dar passos muito pequenos. As duas fases são excitadas
simultaneamente, mas com as correntes desiguais em cada fase.
‒ O consumo de energia neste método é o mais alto entre todos os métodos e o circuito de
controle necessário para controlar o motor é o mais complicado, mas a maior vantagem é o
movimento suave e silicioso…
‒ Por exemplo, a corrente através da fase -1 é mantida constante, enquanto a corrente
através da fase 2 é incrementada em etapas até o valor máximo da corrente, seja negativa
ou positiva. A corrente na fase 1 é então diminuída ou aumentada em etapas até zero.
Assim, o motor produzirá um pequeno passo.
‒ Microstep é uma tecnologia de motor passo-a-passo relativamente nova que controla a
corrente no enrolamento do motor até um grau que subdivide o número de posições entre os
pólos. Algumas drives são capazes de dividir um passo completo (1.8 °) em 256 microsteps,
resultando em 51.200 passos por volta (.007 ° / passo). O uso do microsteps é tipicamente
usado em aplicações que requerem um posicionamento preciso e um movimento mais
suave numa ampla gama de velocidades. Como o modo de meio passo, o microstepping
fornece aproximadamente 30% menos torque do que o modo de passo completo.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 98
Modos de comando e controlo…
‒ Neste modo, cada passo do motor é subdividido em vários pequenos passos, mesmo em
centenas de posições fixas, portanto, uma maior resolução de posicionamento é obtida.
Neste modo, as correntes através dos enrolamentos são continuamente variadas para dar
passos muito pequenos. As duas fases são excitadas simultaneamente, mas com as
correntes desiguais em cada fase.
‒ O consumo de energia neste método é o mais alto entre todos os métodos e o circuito de
controle necessário para controlar o motor é o mais complicado, mas a maior vantagem é o
movimento suave e o torque mais alto.
‒ Todos estes modos de controlo, que consideramos, podem ser obtidos para cada tipo de
motor passo-a-passo. No entanto, a direcção da corrente em cada enrolamento durante
estas etapas pode variar dependendo do tipo de motor e seja unipolar ou bipolar.
Microstep é uma tecnologia de motor passo-a-passo relativamente nova que controla a
corrente no enrolamento do motor até um grau que subdivide o número de posições entre os
pólos. Algumas drives são capazes de dividir um passo completo (1.8 °) em 256 microsteps,
resultando em 51.200 passos por volta (.007 ° / passo). O uso do microsteps é tipicamente
usado em aplicações que requerem um posicionamento preciso e um movimento mais
suave numa ampla gama de velocidades. Como o modo de meio passo, o microstepping
fornece aproximadamente 30% menos torque do que o modo de passo completo.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 99
Modos de comando e controlo…
“MicroStep drive” ou Micropassos:
A
A’
B
B’
‒ Quando a potência máxima está na fase A, a fase B está em zero. O rotor se alinhará com a
fase A. À medida que a corrente para a fase A diminui, ela está aumentando para a fase B. O
rotor levará pequenos passos em direcção à fase B até que a fase B esteja no máximo e a
fase A está em zero. O processo continua em torno das duas fases e temos micropassos.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 100
Controlo
Nº de 
Passo
Posição do 
Passo
Bobina B BobinaA
1 0.0 0% 100%
2 1/8 19,5% 98,1%
3 1/4 38,2% 92,4%
4 3/8 55,5% 83,1%
5 1/2 70,7% 70,7%
6 5/8 83.1% 55,5%
7 3/4 92,4% 38,2%
8 7/8 98,1% 19,5%
9 1 100% 0%
Modos de comando e controlo…
“MicroStep drive” ou Micropassos:
A
A’
B
B’
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 101
Modos de comando e controlo…
“MicroStep drive” ou Micropassos:
‒ Micro-passos envolvem uma interpolação entre as posições de passo completo (full step) e
meio passo (half step).
‒ Proporcionam grande precisão e operação suave em baixas velocidades e diminuem as
possibilidades de ressonância. Requerem accionamentos lineares complexos com
conversores digitais-analógicos para determinação das correntes nos enrolamentos.
‒ Micro-passos exigem correntes sinusoidais e cossenoidais nos enrolamentos dos estatores
A e B que são dadas por:
Sinii 0a  Cosii 0b 
…onde ao se variar  de 0 a /2 move a posição do rotor de um passo.
‒ Em princípio não há limites para o número de micro-passos, no entanto em termos práticos
não se utiliza mais que 256 micro-passos por passo completo.
‒ A precisão aparente dos micro-passos acontece na prática quando não há fricção de Coulomb e torque de
carga. A forma real da curva do torque não é exactamente sinusoidal, resultando na necessidade de micro-
passos não uniformemente espaçados.
‒ A quantização do conversor digital-analógico também resulta em espaçamentos não uniformes dos micro-
passos. São necessários razões de passos muito altas para obter uma velocidade de rotação normal.
12/08/2017 Por : Luís Timóteo 102
Modos de comando e controlo…
“MicroStep drive” ou Micropassos:
‒ A atracção do Microstepping de um motor passo–a-passo de duas fases é atraente. Pensar que um motor
de 1,8º de passo, subdividido em 256 microteps, pode dar voltas á cabeça a muita gente…. A resolução
de 51.200 microsteps por revolução é muito atraente…. Ainda bem que não sou dono de nenhuma
empresa de encoders de resolução!...
‒ O problema é que, à medida que você aumenta o número de microsteps por etapa completa, o torque
incremental por microstep cai drasticamente. A resolução aumenta. No entanto, a precisão sofrerá.
‒ Poucos motores de passo têm um torque puramente