Il motore passo-passo rientra nel gruppo dei motori sincroni ed è dotato di un elemento motore rotante con albero, il rotore, e da un elemento motore non rotante, il cosiddetto statore. Mentre il rotore funge da magnete permanente, lo statore è costituito da bobine magnetiche posizionate in modo sfalsato e che generano un campo magnetico. Questo è alla base delle capacità di posizionamento del motore e rende evidente la differenza rispetto ai servomotori affini. Mentre questi ultimi utilizzano diversi sensori per rilevare la posizione e per il successivo feedback, il motore passo passo, talvolta chiamato anche stepper, in linea di principio funziona senza.

Nella variante motore sincrono brushless, il compito e la funzione del motore passo passo consiste nel convertire gli impulsi elettrici in movimento meccanico. A questo scopo il rotore ruota passo dopo passo, mentre è possibile definire il numero di passi, ovvero di posizioni, per giro. La quantità di passi, quindi, di ciascun motore passo passo determina lo spostamento angolare per ogni passo. Se un giro, corrispondente a 360°, viene ad esempio suddiviso in 200 passi, il rotore si sposta costantemente ad ogni passo esattamente di 1,8° – l’angolo di passo più usato all’atto pratico nell’applicazione di motori passo passo. Il cambio di posizione costante è di enorme importanza e fa del motore ciò che è. Ecco perché non serve un segnale di feedback e l’attuale orientamento può invece essere rilevato in base agli impulsi inviati.

Per mettere in movimento il rotore, ovvero l’albero, non basta ad esempio fornire una tensione costante, come accade per i motori a corrente continua. Al contrario – le singole bobine magnetiche del motore passo passo vengono alimentate in modo mirato e ciclico (unipolare) o subiscono alternativamente un cambio di polarità (bipolare). Unità di controllo motore versatili consentono l’uso di modelli sia unipolari che bipolari. 

Impiego di trasduttori di posizione

Mentre il motore passo passo non dispone per definizione di specifici sensori per la regolazione della posizione, all’atto pratico vengono spesso montati trasduttori di posizione. Questi rilevano la posizione esatta del rotore e aiutano il comando a compiere la correzione immediata in caso di possibile posizione errata. Il procedimento in questione ha acquisito rilevanza in passato grazie alla problematica della perdita di passo. In questo caso il motore passo passo subisce un sovraccarico, ad esempio a causa di un momento esterno del carico, tanto che il rotore salta diversi passi e la sua posizione effettiva non è più verificabile. Ne conseguono posizionamenti imprecisi del rotore. Se invece è presente un trasduttore di posizione, questo è in grado di rilevare con esattezza la posizione errata e di creare nell’unità di regolazione le condizioni per la correzione. In linea di principio è consigliabile non far funzionare i motori passo passo costantemente al di sopra del loro limite di carico.

Dimensioni e forme dei motori passo passo

Oltre alla dimensione, spesso normalizzata dalle associazioni di categoria, anche la forma costruttiva può variare da motore a motore. Di norma vengono indicate tre forme costruttive – il motore passo passo a magnete permanente, il motore passo passo a riluttanza variabile e il motore passo passo ibrido, ma è un determinato tipo a dominare il mercato e a trovare impiego in quasi tutte le applicazioni: il motore passo passo ibrido. In quanto ibrido, unisce diversi vantaggi e caratteristiche positive delle altre forme costruttive. Adotta ad esempio come rotore il magnete permanente del motore passo passo a magnete permanente e lo combina con dischi dentati magnetici che costituiscono due poli. Questo assicura caratteristiche importanti, quali angoli di passo ridotti, coppia e coppia di ritenuta elevate.

Campi di applicazione del motore passo passo

Il motore passo passo viene impiegato in linea di principio quando si tratta di posizionare e allineare oggetti con precisione, ad esempio nell’ambito di processi automatizzati. Di conseguenza trova impiego soprattutto nei settori della robotica e della meccanica di precisione. Il fatto che i cosiddetti stepper siano componenti dell’azionamento estremamente affidabili è attestato inoltre dal loro impiego nel settore aerospaziale. Infatti, per rendere possibile un circuito idrico nella Stazione Spaziale Internazionale, in breve ISS, si utilizzano per il controllo delle valvole riduttori appositamente prodotti da Harmonic Drive AG. La base essenziale dell’azionamento è costituita da un motore passo passo, contraddistinto da possibilità di controllo semplici.

Motori passo passo nel quotidiano 

I settori di applicazione dei motori passo passo non si estendono solo a vaste aree del settore industriale – essi trovano impiego anche nelle applicazioni private, talvolta quotidiane. Infatti, il motore si occupa tra l’altro del posizionamento dell’unità laser all’interno dei lettori ottici di CD, DVD, Blu-ray e masterizzatori. Nelle stampanti, quali le comuni stampanti a getto d’inchiostro, è compito del motore passo passo posizionare con precisione la testina di stampa. Infine, innumerevoli persone ne fanno quotidianamente uso nella propria automobile. Qui il motore è responsabile del controllo del flusso di carburante, quando il veicolo è a folle, ma consente anche la regolazione del sedile e dello specchietto.

La diffusione del motore passo passo trae grandi vantaggi dai continui sforzi compiuti nella tecnica e nella ricerca. Aspetti quali la miniaturizzazione dei componenti più vari, il controllo computerizzato e la riduzione dei costi si sono trasformati in questo caso in veri e propri trend. I motori passo passo soddisfano questi criteri per i costi di manutenzione contenuti, le dimensioni variabili e il controllo definito.