Шаговые двигатели с постоянными магнитами используют постоянный магнит (PM) в роторе и работают на притяжение или отталкивание между ротором и электромагнитами статора. Шаговые двигатели с постоянными магнитами, как правило, двухфазные, с небольшим крутящим моментом и объемом, а угол шага обычно составляет 3,75 градуса, 7,5 градуса, 15 градусов или 18 градусов и т. д. Шаговые двигатели PM широко применяются во многих инновационных приложениях, в том числе: компьютерная техника, оптоэлектронные устройства, станки с ЧПУ, автоматические системы управления и медицинское оборудование.
Принцип действия шаговых двигателей РМ
В ответ на каждый отдельный управляющий импульс и сигнал направления привод подает питание на катушку двигателя, чтобы заставить ротор сделать шаг вперед, шаг назад или удержаться в нужном положении. Например, в двухфазном шаговом двигателе с углом поворота 7,5 градусов это происходит следующим образом: когда на обе фазы подается постоянный ток, двигатель перестает вращаться и удерживается в нужном положении. Максимальный крутящий момент, который двигатель может удерживать на месте при номинальном постоянном токе, - это номинальный удерживающий момент. Если ток в одной фазе поменять местами, двигатель переместится на 1 шаг (7,5 градусов) в известном направлении. Если бы ток в другой фазе был обращен вспять, двигатель переместился бы на 1 шаг (7,5 градусов) в другом направлении. Когда ток последовательно меняется на противоположный в каждой фазе, двигатель продолжает перемещение в желаемом направлении. Эти шаги очень точны. Для шагового двигателя с шагом 7,5 градусов за один оборот приходится ровно 48 ступеней. Двухфазные шаговые двигатели снабжены двумя типами катушек: биполярными или униполярными. В биполярном двигателе на каждой фазе имеется по одной катушке. Двигатель перемещается ступенчато, когда ток в каждой катушке меняется на противоположный. Для этого требуется привод с восемью электронными переключателями. В однополярном двигателе на каждой фазе имеется по две катушки. Две катушки на каждой фазе соединены в противоположных направлениях. Фазный ток меняется на противоположный путем включения альтернативных катушек на одной и той же фазе. Для этого требуется привод только с четырьмя электронными переключателями. Биполярная работа обычно обеспечивает на 40% больший удерживающий момент, чем однополярная, поскольку при биполярном расположении 100% катушки находится под напряжением.
Сравнение шаговых двигателей с постоянным магнитом (РМ), шаговых двигателей с переменным сопротивлением (VR) и гибридных шаговых двигателей (НВ).
| Характеристики | Двигатели РМ | Двигатели VR | Двигатели НВ |
| Стоимость | Низкая | Средняя | Высокая |
| Конструкция | Средняя | Простая | Сложная |
| Угол шага, ° | 3-30 | 1,8; 0,9 и меньше | |
| Крутящий момент | Высокий на низкой скорости и падает с её повышением | Падение с повышением скорости менее выражено | Высокий на низкой скорости и падает с её повышением |
| Уровень шума | Низкий | Высокий | Низкий |
| Уровень нагрева | Низкий | Высокий | Низкий |
| Размер шага | Полный, половинный и микрошаг | Полный | Полный, половинный и микрошаг |
| Материал ротора | Ферритовый магнит или NdFeB | Электротехническая (кремнистая) сталь | NdFeB |