El motor paso a paso pertenece al grupo de los motores síncronos y dispone de un elemento del motor giratorio con eje, el rotor y un elemento del motor no rotante, el denominado estator. Mientras que el motor funciona como imán permanente, el estator está compuesto de bobinas magnéticas colocadas con cierto desplazamiento (desviación), de forma que generan un campo magnético. Los aspectos mencionados son la base de las posibilidades de posicionamiento del motor y conforman la diferencia respecto a los servomotores parecidos. Mientras que estos últimos utilizan diferentes sensores para la medición de posición y la contestación (retroalimentación) posterior, en el motor paso a paso, a veces también llamado «Stepper» (a pasos), por principio estos no se utilizan.
Como motor síncrono sin escobillas, la tarea fundamental y la función del motor paso a paso es convertir impulsos eléctricos en movimiento mecánico. El motor giratorio se mueve en este contexto en pasos, siendo definible el número de pasos o, respectivamente, de posiciones por giro. Por tanto, la cantidad de pasos de cada motor paso a paso determina la modificación de ángulo por paso. Si un giro, correspondientemente 360°, está subdividido en 200 pasos, el rotor, por cada paso, se moverá de forma continua exactamente 1,8°: el ángulo de paso más utilizado en la práctica en los motores paso a paso. La modificación de posición periódica es enormemente importante y hace al motor ser lo que es. Es la razón de que no sea necesaria nigua señal de devolución y de que, en su lugar, la alineación actual pueda ser medida mediante los impulsos dados.
Para poner en movimiento el rotor o, respectivamente, el eje, no basta, como, por ejemplo, en los motores de corriente continua, con crear una tensión continua. Al contrario: las bobinas magnéticas individuales del motor paso a paso son alimentadas de forma efectiva con tensión y entretanto suspendidas (unipolar) o invertidas en la polaridad (bipolar). Sistemas de control del motor versátiles permiten el manejo tanto de manejos unipolares como de bipolares.
Empleo de indicadores de posición
Mientras que el motor paso a paso, por definición, no dispone de una tecnología de sensores especial para la regulación de la posición, en la práctica se suelen montar indicadores de posición. Estos miden la posición exacta del rotor y asisten al control ante una posible posición incorrecta (desalineación) para que sea corregida directamente. El procedimiento mencionado ha adquirido relevancia en el pasado mediante la problemática de la pérdida de paso. Aquí, el motor paso a paso, (por ejemplo, mediante un momento de carga externo), es sobrecargado, de forma que el motor, en parte, salta varios pasos, y ya no se puede identificar cuál es su posición real. Por tanto, se producen posicionamientos imprecisos del rotor. Si hay disponible un indicador de posición, sin embargo, esta desalineación se puede registrar exactamente y la unidad reguladora puede aportar la base para la corrección. Básicamente es aconsejable no utilizar motores paso a paso de forma duradera por encima de su límite de carga.
Tamaños y formas de construcción de motores paso a paso
Junto al tamaño, que muchas veces viene establecido por normas de las asociaciones del sector, también la forma de construcción puede variar de motor a motor. Si bien generalmente se realizan tres formas de construcción (motor paso a paso de imán permanente, motor paso a paso de reluctancia variable y motor paso a paso híbrido), solo un tipo de construcción domina el mercado y se utiliza hoy en casi todas las aplicaciones: el motor paso a paso híbrido. Como híbrido, este motor aúna diversas ventajas y características positivas de las demás formas de construcción. Así, toma el imán permanente del motor de imán permanente como rotor y lo combina con discos dentados magnéticamente suaves que representan dos polos. De esta forma se garantizan características importantes tales como pequeño ángulo de paso, elevado par motor y momento de autoparada.
Ámbitos de aplicación del motor paso a paso
Básicamente, el motor paso a paso se utiliza cuando objetos (por ejemplo, en el marco de procesos automatizados) deben ser colocados y alineados de forma precisa. Por ello, se utiliza sobre todo en el ámbito de la robótica y de la mecánica de precisión. El uso de los denominados «Stepper» (a paso) en la ingeniería aeroespacial también es un indicador de la alta fiabilidad de sus componentes de accionamiento. Puesto que para facilitar un circuito de agua en la estación espacial internacional, «ISS», para el control de válvulas de utilizan reductores de Harmonic Drive AG fabricados especialmente. Como base esencial del accionamiento sirve un motor paso a paso que se caracteriza por unas posibilidades de control sencillas.
Motores paso a paso en la vida cotidiana
Los ámbitos de aplicación de motores paso a paso no solo abarcan amplias partes del sector industrial, sino que también se utilizan en aplicaciones privadas, algunas de ellas cotidianas. Así, el motor asume, entre otras funciones, el posicionamiento de la unidad de láser dentro de unidades ópticas de CD, DVD, Blu-ray y grabadoras. En impresoras como la impresora de inyección de tinta habitual en el mercado la tarea del motor paso a paso es asignar de forma exacta el cabezal de impresión. Y muchas personas lo utilizan diariamente en su propio automóvil. Aquí, el motor mencionado se encarga del control del flujo de combustible cuando el vehículo se encuentra en funcionamiento de marcha en vacío y permite ajustar, entre otros elementos, el asiento y el espejo.
Los constantes esfuerzos de la técnica y la investigación han favorecido la extensión del motor paso a paso. Aquí aspectos tales como la miniaturización de diferentes componentes control por ordenador y reducción de costes han pasado de ser tendencias aisladas para convertirse en auténticas modas. Los motores paso a paso cumplen estos criterios, por ejemplo, gracias a sus reducidos costes de mantenimiento, tamaños de construcción variables y control definido.