MOTOR DE RELUCTANCIA VARIABLE

El motor   de   reluctancia   variable está   constituido   por   un   rotor   de láminas 

ferromagnéticas no   imantadas,   formando   un   cilindro   alrededor   del   eje,   éstas   se 

encuentran ranuradas de forma longitudinal, formando dientes (polos del rotor). 

Los  motores   de   este   tipo   poseen   un   rotor   de   hierro   dulce   que   en   condiciones   de 

excitación   del   estator   y   bajo   la   acción   de   su   campo   magnético,   ofrecen 

menor resistencia a   ser   atravesado   por   su   flujo   en   la   posición   de   equilibrio.   Su 

mecanización es similar a los de imán permanente y su principal inconveniente radica en 

que en condiciones de reposos (sin excitación) el rotor queda en libertad de girar y, por lo 

tanto, su posicionamiento de régimen de carga dependerá de su inercia y no será posible 

predecir el punto exacto de reposo. El tipo de motor de reluctancia variable o RV consiste 

en un rotor y un estator cada uno con un número diferente de dientes. Ya que el rotor no 

dispone de un magneto permanente el mismo gira libremente, o sea que no tiene torque 

de detención.

La ranuración del rotor conlleva una variación de la reluctancia en función de su posición

angular.

Figura 1.1 Sección de un motor paso a paso RV de tres fases.

Igualmente que el rotor, el estator está formado por láminas de material ferro magnético 

no imantado, con una serie de ranuras en forma longitudinal, que albergan los bobinados 

de   las   fases,   y   forman   los   polos   del   estator.

Normalmente la constitución del rotor y el estator es a base de láminas ferromagnéticas, 

pero   también   se  pueden  encontrar  unidades   con   constitución   sólida  de  hierro  dulce.

El número de dientes del rotor es menor que el número de dientes del estator, de modo 

que sólo un par de polos del estator y su correspondiente par de polos del rotor pueden 

estar alineados por fase.

La figura 1.1 (a) representa un motor RV de tres fases con seis polos en el estator y cuatro 

en el rotor. Cada fase dispone de dos bobinados, situados en polos opuestos. 

La   figura   1.1   (b)   nos  muestra   una   conexión   de   los   bobinados   en   serie,   pudiéndose 

conectar igualmente en paralelo.

Unos interruptores de potencia se encargan de suministrar la corriente a cada fase. Si S1 

está en estado ON, la corriente fluye por la fase 1 y 1', generando un flujo magnético que 

recorre el estator y se cierra por los polos correspondientes a la fase 1 sobre los polos del 

rotor. Cuando los polos del rotor y el estator estén alineados, tenemos el flujo máximo, 

que corresponde con la reluctancia mínima.

Figura 1.2. Motor RV de 4 polos.

(a) Posición de equilibrio con una fase excitada. (b) Curvatura de las líneas de flujo 

magnético que crean el par.

Si  el  rotor se mueve fuera de  la posición de equilibrio,  como consecuencia de un par 

externo aplicado al rotor, éste responde con un par en sentido contrario que se opone al 

movimiento; esto es resultado de la curvatura que sufren las líneas de flujo magnético 

entre   los  polos  del   rotor   y   el   estator.   Las   líneas  de  flujo  magnético  tienden  a   estar 

paralelas entre sí, y a circular por el elemento más permeable que encuentren; cuando 

son deformadas, generan una fuerza de atracción sobre los elementos en los que fluyen, 

intentando mantener el equilibrio. Una muestra de esto lo representa la figura 1.2 (b).

Figura 1.3. Paso producido en la excitación de las fases conmutando de la fase 1 a la fase 

2.

Partiendo de la posición de equilibrio con la fase 1 activada (figura 1.3 (a)). Un paso se 

obtiene situando la fase 1 a estado OFF y la fase 2 a estado ON; en este instante los polos 

del rotor más próximos a los polos de la fase dos del estator, son atraídos en el intento de 

circular   las   líneas  de  flujo  magnético   (figura  1.3   (b)),  produciendo  un  movimiento  de 

rotación entre ambos polos hasta quedar alineados (figura 1.3 (c)). Con esta operación 

obtenemos un paso del rotor.

Figura 1.4. Forma de los pasos y secuencia de conmutación de un motor VR reluctancia 

variable de tres fases.

La figura 1.4 muestra la secuencia de avance en sentido anti horario de un motor RV de 

cuatro polos, resultado de la secuencia de activación (Ph1-Ph2-Ph3-Ph1...) de las fases del 

estator.

Tomando el motor de la figura 1.4, tenemos cuatro polos en el estator y tres fases en el 

rotor, por consiguiente:

El número de pasos por vuelta del rotor es: 3*4=12. 

El ángulo del paso será 360°/12=30°.

Figura 1.5. Sección de unos motores RV de 15° de ángulo de paso.

(a) Motor de tres fases: número de polos del estator = 12; número de polos del rotor = 8.

(b) Motor de cuatro fases: número de polos en el estator = 8; número de polos en el rotor 

= 6.

Para   obtener   un   ángulo   de   paso   determinado,   se   puede   optar   por   diferentes 

combinaciones, jugando con el número de fases. La figura 1.5, muestra dos motores con 

ángulos de paso de 15°, el primero con tres fases en el estator y ocho polos en el rotor, el 

segundo   con   cuatro   fases   en   el   estator   y   seis   polos   en   el   rotor.

Hasta el momento, todos los motores de los que se ha tratado tienen un ángulo de paso 

grande.  Para  obtener  ángulos  de  paso pequeños,   lo  único que se  tiene que hacer  es 

aumentar el número de polos (dientes) del rotor (figura 1.6).

La configuración del estator sigue siendo la misma, se mantiene el número de fases, pero 

los polos se encuentran ranurados en varios dientes, para obtener la confrontación con 

los polos del rotor y que queden alineados.

Figura 1.6. Sección de un motor RV de tres fases, dos bobinados por fase y tres dientes 

por polo en el estator; el número de dientes en el rotor es de 20 y el ángulo del paso es de 

6°.

La   figura   1.7   muestra   una   distribución   lineal   de   los   polos   del   rotor   y   el   estator, 

representando   el   flujo   magnético   y   el   desplazamiento   en   un   paso.

Un motor con ángulos pequeños 1.8° y un número de pasos elevado 200, lo muestra la 

figura 1.8. El rotor dispone de 50 dientes. El estator tiene 8 bobinados  8 polos ranurados 

en 5 dientes. El número de fases puede ser cuatro, uniendo los bobinados 1-5 (fase 1), 2-6 

(fase 2), 3-7 (fase 3), 4-8 (fase 4). 

Pero también se puede realizar en dos fases, uniendo los bobinados 1-2-5-7 (fase 1) y 2-4-

6-8 (fase 2); en este caso el número de pasos sería inferior (100) y los dientes de los polos 

del estator correspondientes a la misma fase, tienen que confrontar con los del rotor.

Figura 1.7. Modelo lineal del motor paso a paso de reluctancia variable.

Una muestra de las dimensiones tan reducidas que se pueden obtener en este tipo de 

motores lo ilustra la figura 1.9; esto es debido a que al no tener imán permanente el rotor 

puede   ser   minimizado,   dando   lugar   a   motores   de   diámetro   muy   pequeño. 

 

Un segundo efecto en la reducción del diámetro del rotor es la disminución del momento 

de inercia de éste. Cuando tiene una carga baja, este motor ofrece una relación de giro 

muy alta.

Figura 1.8. Sección de un motor paso a paso RV de cuatro fases; el número de dientes en 

el rotor es de 50, los pasos por revolución son 200, el ángulo del paso es de 1,8°.

Figura 1.9. Estator y rotor de un motor paso a paso de reluctancia variable de cuatro fases 

y 7,5° de ángulo por paso.

MOTOR DE MAGNETIZACION PERMANENTE

Un motor de magnetización permanente es  un tipo de motor  eléctrico del  tipo paso a 

paso. Se le conoce también como PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor).

Es el modelo en el cual el rotor es un imán permanente en el que se mecanizan un número 

de dientes limitado por su estructura física. 

Figura 2.1. Vista en sección de un motor paso a paso de magnetización permanente.

Figura 2.2. Motor paso a paso de magnetización permanente.

Ofrece como principal ventaja que su posicionamiento no varía aún sin excitación y en 

régimen de carga.  El  motor de magneto permanente (PM) o tipo enlatado es quizá el 

motor por pasos más ampliamente usado para aplicaciones no industriales. 

El rotor, que posee una polarización magnética constante, gira para orientar sus polos de 

acuerdo al campo magnético creado por las fases del estator.

Permite   mantener   un   par   diferente   de   cero   cuando   el   motor   no   está   energizado. 

Dependiendo   de   la   construcción   del   motor,   es   típicamente   posible   obtener   pasos 

angulares de 7.5°, 11.25°, 15°, 18°, 45° o 90°. 

El ángulo de rotación se determina por el número de polos en el estator

Figura 2.4. Estator y rotor de un motor paso a paso de magnetización permanente.

En su forma más simple, el motor consiste en un rotor de magneto permanentemente 

magnetizado radial  y en un estator similar al motor de reluctancia variable o RV. 

Debido a las técnicas de manufactura usadas en la construcción del estator, los mismos se 

conocen a veces como motores de "polo de uñas "o "claw pole" en Inglés.

Figura 2.4. Estator y rotor de un motor paso a paso de magnetización permanente.

Con el motor de magnetización permanente, el flujo magnético permanece sincrónico con 

la frecuencia inducida por el estator, con lo cual, las pérdidas en el rotor, que representan 

aproximadamente 1/3 de las pérdidas totales en motores de inducción.

ESTRUCTURA

La   construcción  de   los   rotores  de   los   servomotores   sincrónicos  de   imán  permanente 

pueden adoptar una forma cilíndrica con un bajo diámetro y gran longitud llamados de 

flujo radial, o pueden tener un rotor en forma de disco más liviano rotor de disco (disk 

rotor), también llamadas máquinas de flujo axial, resultando así en ambos casos un bajo 

momento de inercia y una constante de tiempo mecánica baja. 

Por   otra   parte,   para   aplicaciones   industriales   con   arranque   de   línea   o   mediante 

arrancadores   de   voltaje   reducido,   los   motores   poseen   un   damper   o   devanado 

amortiguador, que protege los imanes de la des-magnetización durante los transitorios 

asociados en el arranque, y además amortigua las oscilaciones pendulares.

APLICACIONES

Se han llegado a construir máquinas de una potencia por encima de 1 MW, por 

ejemplo para el accionamiento de submarinos. 

También es posible su aplicación en generación y bombeo a partir de energía solar 

o energía eólica.

En   aplicaciones   en   las   que   el   motor   es   operado   electrónicamente   desde   un 

inverter, no es necesario el devanado amortiguador para el arranque pues este lo 

realiza   el   control   electrónico,   y   además   el   devanado   amortiguador   (damper) 

produce pérdidas de energía adicionales debido a las forma de onda no senoidales.

Son   extensivamente   usados   en   servomotores,   accionamiento   eléctrico   para 

posicionamiento robótico, máquinas herramientas, ascensores, etc.

CLASIFICACIÓN

Según donde estén montados los imanes, existen 2 clases:

PMSM con imanes montados en la superficie del rotor: 

En el caso que los imanes van montados (pegados o zunchados) en la superficie del 

rotor,   estos   por   el   espacio   que   ocupan   obligan   a   tener   un   entrehierro 

relativamente grande, además los  imanes cerámicos tienen efectos de saliencia 

despreciables. 

En estos casos no existe devanado amortiguador. El gran entrehierro hace que el 

flujo de la reacción de armadura (RA) tenga efectos atenuados sobre el rotor, es 

decir  la inductancia sincrónica Ld es pequeña ya que tiene una componente de 

reacción de armadura Lad pequeña y por consiguiente los efectos de la RA son 

muy atenuados. Por otra parte se deduce que el gran entrehierro resulta en una 

constante de tiempo eléctrica del estator T = L/R pequeña.

PMSM con imanes insertos en el rotor:

Si   los   imanes   están   insertos   en   el   rotor,   quedan   físicamente   contenidos   y 

protegidos, pero el espacio de hierro del rotor eliminado para insertar los imanes 

hace   que   no   puede   considerarse   que   en   este   caso   se   tenga   un   entrehierro 

uniforme,   se   tiene   un   efecto   de   saliencia,   y   aparece   una   componente   de 

reluctancia del par.

TIPOS

Existen 2 tipos de motores paso a paso de magneto permanente que son: Unipolares y 

Bipolares.

MOTORES PASO A PASO BIPOLARES

Estos  tienen  generalmente   cuatro   cables  de   salida.  Necesitan   ciertos   trucos  para   ser 

controlados,  debido a  que requieren del  cambio  de dirección del  flujo  de corriente  a 

través de las bobinas en la secuencia apropiada para realizar un movimiento. Esto hace 

que la controladora se vuelva más compleja y costosa. 

Similares  a  unipolares  pero   sin  derivación  central  en   las  bobinas.   Es  más   simple  que 

unipolares, pero el driver es más complejo. Requiere un “puente H” para alimentar cada 

bobina con ambas polaridades.

Figura 2.5. Motor paso a paso de magneto permanente bipolar.

Este motor posee 4 cables, las bobinas no tienen toma central. Se identifican por 4 cables 

1a,   1b,   2a   y   2b,   se   usa   un  multímetro   para  medir   la   resistencia   entre   cada   par   de 

terminales,   ya   que   los   extremos   1a   y   1b   deben   tener   la  misma   resistencia   que   los 

extremos 2a y 2b, ahora si se mide la resistencia en forma cruzada no marcará nada ya 

que corresponden a bobinas distintas. 

Una de las mejores opciones para controlar los motores bipolares es hacer uso del Driver 

L293B

Figura 2.6. Diagrama de control de un motor paso a paso de magneto permanente 

bipolar.

Para invertir polaridades se necesita interfaces para controlar estos motores, ya sea por 

medios digitales,  transistorizados y en  la mayoría de  los casos se hace a través de un 

microcontrolador, por medio de la PC, un circuito integrado de la Motorola MC3479(driver 

para el control de motores paso a paso bipolares). 

El circuito consiste en el sistema de control programable de la corriente del motor esto 

permite disponer de una buena gama de potencias y también de poder usar el driver con 

motores de distintos tamaños recordando que la corriente máxima de salida del integrado 

es de 500mA por cada bobina. El MC3479 dispone internamente de diodos de protección 

para cargas inductivas por lo tanto no es necesario agregar diodos. 

Figura 2.7. Diagrama de control de un motor paso a paso de magneto permanente bipolar 

empleando un microcontrolador.

Si se utiliza un PIC puede usarse un diagrama similar al de la figura 2.6 para efectuar los 

giros continuos, inversión de giro o con una programación específica de los movimientos a 

realizar   por   el   motor   aplicado   a   robótica,   fajas,   bandas   de   transportación   y   otras 

aplicaciones.

Figura 2.8. Diagrama de control de un motor paso a paso de magneto permanente bipolar 

de giro continuo o inversión de giro empleando PIC.

MOTORES PASO A PASO UNIPOLARES

Estos motores suelen tener 8, 6 o 5 cables de salida, dependiendo de su conexionado 

interno. Este tipo se caracteriza por ser más simple de controlar.  Un motor unipolar es en 

el que cada bobina tiene un terminal central común que es accesible desde el exterior del 

motor.

Figura 2.9. Motor paso a paso de magneto permanente Unipolar.

Los   puntos   medios(1   y   2)   se   conectan   a   c.c.   y   los   terminales   (a   y   b)   a   masa 

alternativamente.

El rotor de la figura 2.10 es un magneto de 6 polos. Cada arrollamiento o bobina está 

distribuido entre 2 polos en el estator.

Figura 2.10. Motor paso a paso de magneto permanente Unipolar.

Figura 2.11. Conexión de la bobinas de un motor paso a paso de magneto permanente 

Unipolar.

Figura 2.12. Conexión de la bobinas de un motor paso a paso de magneto permanente 

Unipolar.

Figura 2.12. Diagrama de control de un motor paso a paso de magneto permanente 

Unipolar.

DISEÑO

El   criterio   de   diseño   en   el   caso   de   servomotores   deben   encuadrar   los   siguientes 

requerimientos:

Velocidad de operación y par controlado a todas las velocidades

Alta relación [Potencia / peso] y [Par / inercia]

Par electromagnético suave: sin pares pulsantes debido a las armónicas, ni efectos 

de posicionamiento preferencial (cogging)debido a las ranuras

Alta densidad de flujo en el entrehierro

Diseño compacto con alto rendimiento y factor de potencia

MOTOR PASO A PASO HIBRIDO

El motor paso a paso híbrido se refiere a un motor eléctrico del tipo paso a paso, cuyo 

funcionamiento se basa en la combinación de los otros dos tipos de motores paso a paso, 

el motor de reluctancia variable y el motor de magnetización permanente.

ESTRUCTURA

El   rotor   suele   estar   constituido   por   anillos   de   acero   dulce   dentado   en   un   número 

ligeramente distinto al del estator y dichos anillos montados sobre un imán permanente 

dispuesto   axialmente.   El   tipo   híbrido   es   probablemente   el  más   usado   de   todos   los 

motores   por   pasos.   Originalmente   desarrollado   como   un   motor   de   magnetización 

permanente   sincrónico  de baja  velocidad,   su  construcción  es  una combinación  de  los 

diseños del motor de magnetización permanente y el motor de reluctancia variable. 

El motor híbrido consiste en un estator dentado y un rotor de tres partes (apilado simple). 

El   rotor   de   apilado   simple   contiene  dos   piezas   de  polos   separados  por   un  magneto 

permanente magnetizado, con los dientes opuestos desplazados en una mitad de un salto 

de diente (ver figura 3.2) para permitir una alta resolución de pasos.

Este   tipo   de  motor   tiene   una   alta   precisión   y   alto   par   y   se   puede   configurar   para 

suministrar un paso angular tan pequeño como 1.8°.  

Figura 3.1. Estator y rotor de un motor paso a paso híbrido.

Figura 3.2.

Figura 3.3. Motor paso a paso híbrido.

Figura 3.4. Motor paso a paso híbrido.

Figura 3.5. Motor paso a paso híbrido.

Los motores híbridos paso a paso operan combinando los principios de los motores de 

imán permanente y los de reluctancia variable, intentando obtener las características que 

destacan en cada uno de ellos. Combinados se obtienen unos ángulos de paso pequeños y 

alto par con un tamaño pequeño.

Figura 3.6. Estructura del rotor de un motor híbrido.

Las características y forma del estator es prácticamente igual a la de los otros modelos 

de motores paso a paso de imán permanente y reluctancia variable. 

Las diferencias de importancia se encuentran en la estructura del rotor, formado por un 

disco cilíndrico imantado en posición longitudinal al eje, según muestra la figura 3.6; éste 

está altamente magnetizado produciendo un flujo unipolar según muestra la figura 3.7 (a). 

Las líneas magnéticas que genera el imán son guiadas por dos cilindros acoplados a los 

extremos de cada uno de sus polos (norte y sur). Construidos generalmente por láminas 

de   material   ferro   magnético   y   dentados,   forman   los   polos   del   rotor.

El flujo magnético que genera las bobinas del estator fluye según muestra la figura 2.14 

(b).

El motor   híbrido produce   un   par   por   fuerza   de   reluctancia,   igual   que   el   motor   de 

reluctancia variable. La diferencia entre ambos es que el tipo de excitación utilizado. En el 

motor   de   reluctancia   variable,   la   excitación   es   producida   únicamente   por  medio   del 

bobinado, mientras que en el motor híbrido la excitación es conjunta entre el bobinado y 

el   imán.

En la figura 3.6 tenemos el esquema básico de un motor híbrido de ángulo de paso de 90º. 

Para obtener ángulos de paso más pequeños, basta con incrementar el número de polos 

del   rotor  y  del  estator.   Las  posibilidades  del  número  de pasos  están   limitadas  por  el 

número de polos que puede albergar el estator y el número de dientes de cada uno.

Figura 3.7. Sección transversal y longitudinal de un motor híbrido de 90°, mostrando el 

recorrido de las líneas de flujo magnético producidas por la excitación de un bobinado.

El incremento de demanda de los sistemas de motor por pasos de reducido ruido acústico, 

con una mejora en el desempeño al mismo tiempo con reducción de costos fue satisfecho 

en el pasado con los dos tipos principales de motores por pasos Híbridos. El tipo 2(4) fases 

que  ha   sido  generalmente   implementado  en  aplicaciones   simples   y  el   de  5   fases  ha 

probado ser ideal para las tareas más exigentes.

Las ventajas ofrecidas por los motores de 5 fases incluían:

Mayor resolución

Menor ruido acústico

Menor resonancia operacional

Menor torque de frenado.

A pesar de que las características de los motores de 5 fases ofrecían muchos beneficios, 

especialmente en micro pasos, el creciente número de conmutaciones de alimentación y 

el cableado adicional requerido tenían un efecto adverso en el costo del sistema. Con el 

avance de la electrónica permitiendo circuitos de cada vez mayor grado de integración y 

mayores características, la fábrica SIG Positec vio una oportunidad y tomó la iniciativa en 

el terreno  desarrollando tecnología de punta en motores por pasos.

Figura 3.8. Secciones ilustrativas de las laminaciones y rotores para motores de 2, 3 y 5 

fases.

EL MOTOR HÍBRIDO DE 3 FASES

A  pesar   de   ser   similar   en   construcción   a   otros  motores   por   pasos   (ver   figura   8),   la 

implementación de la tecnología de 3 fases hizo posible que el número de fases del motor 

sean   reducidas   dejando   al   número   de   pares   de   polos   del   rotor   y   a   la   electrónica 

determinar la resolución (pasos por revolución).

Figura 3.9. Corte de sección de un motor por pasos híbrido (3 fases ).

Dado que la tecnología de 3 fases ha sido usada por décadas como un método efectivo de 

generación de campos rotativos, las ventajas de éste sistema son evidentes en sí. El motor 

por pasos de 3 fases  fue por  lo tanto una progresión natural  que  incorporó todas  las 

mejores características de un sistema de 5 fases a una significativa reducción de costo.

Un problema que se nos puede plantear es como saber cuál es cada polo de la bobina, ya 

que los colores no están estandarizados. 

Así que tomamos el tester y leemos el valor (resistencia) de todos los polos (supongamos 

que las bobinas son de 30 ohm.), el común (alimentación) con cada polo de bobina leerá 

30   ohm   y   entre   polos   de   la  misma   bobina   60   ohm.,   por   eliminación   nos   será   fácil 

encontrar los polos de las bobinas. Si nos equivocamos no pasa nada, solo que el motor no 

girará. 

Si   el  motor   solo   tiene   cinco   cables,   el   común  de   alimentación   se   puede   conectar   a 

cualquiera de los lados.

Hay que tener en cuenta que los motores unipolares de seis u ocho hilos, pueden hacerse 

funcionar como motores bipolares si no se utilizan las tomas centrales, mientras que los 

de   cinco   hilos   no   podrán   usarse   jamás   como   bipolares,   porque   en   el   interior   están 

conectados los dos cables centrales.

Características

Combina   las   mejores   características   de   los   motores   paso   a   paso   tratados 

anteriormente.

Tienen muchos polos en el rotor (p.ej. 200).

Tienen altas resoluciones (hasta < 1º).

Tienen gran torque.

Son más caros.

Ideales para aplicaciones industriales (p.ej. robots).

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR PASO A PASO

Los motores eléctricos, en general, basan su funcionamiento en las fuerzas ejercidas por 

un campo electromagnético y creadas al hacer circular una corriente eléctrica a través de 

una o varias bobinas. 

Si dicha bobina, generalmente circular y denominada estator, se mantiene en una posición 

mecánica fija y en su interior, bajo la influencia del campo electromagnético, se coloca 

otra bobina, llamada rotor, recorrida por una corriente y capaz de girar sobre su eje, esta 

última tenderá a buscas la posición de equilibrio magnético, es decir, orientará sus polos 

NORTE-SUR hacia los polos SUR-NORTE del estator, respectivamente. 

Cuando el rotor alcanza esta posición de equilibrio, el estator cambia la orientación de sus 

polos,   aquel   tratará   de   buscar   la   nueva   posición   de   equilibrio;   manteniendo   dicha 

situación de manera continuada, se conseguirá un movimiento giratorio y continuo del 

rotor y a la vez la transformación de una energía eléctrica en otra mecánica en forma de 

movimiento circular.

Aún basado en el mismo fenómeno, el principio de funcionamiento de los motores de 

corriente continua, los motores paso a paso son más sencillos si cabe, que cualquier otro 

tipo de motor eléctrico.

El principio de funcionamiento básico de los motores paso a paso consiste en alimentar 

solo algunas de las bobinas del estator con corriente continua generando un flujo con una 

dirección fija, que al interactuar con el rotor del motor produce un par en función del 

ángulo de desfasaje de la posición de equilibrio, que depende de del tipo de motor paso a 

paso empleado.

Para producir el movimiento de rotación la bobina excitada debe cambiar a medida que el 

rotor llega a la posición de equilibrio.

Al número de grados que gira el rotor, cuando se efectúa un cambio de polaridad en las 

bobinas del estator, se le denomina "ángulo de paso".

Existe la posibilidad de conseguir una rotación de medio paso con el control electrónico 

apropiado, aunque el giro se hará con menor precisión.

Los motores son fabricados para trabajar en un rango de frecuencias determinado por el 

fabricante, y rebasado dicho rango, provocaremos la pérdida de sincronización.

Los motores paso a paso, se controlan por el cambio de dirección del flujo de corriente a 

través de las bobinas que lo forman:

Controlar el desplazamiento del rotor en función de las tensiones que se aplican a 

las bobinas, con lo que podemos conseguir desplazamientos adelante y atrás.

Controlar el número de pasos por vuelta.

Controlar la velocidad del motor.

Además estos motores poseen la habilidad de poder quedar enclavados en una posición 

(si  una o más de sus  bobinas  está  energizada)  o  bien  totalmente   libres   (si  no circula 

corriente por ninguna de sus bobinas).

Según la construcción de las bobinas del estator, existen dos tipos de MPAP:

Unipolares: Se   llaman   así   porque   la   corriente   que   circula   por   los   diferentes 

bobinados   siempre   circula   en   el   mismo   sentido. Tienen   las   bobinas   con   un 

arrollamiento único.

Bipolares: La corriente que circula por los bobinados cambia de sentido en función 

de la tensión que se aplica. por lo que un mismo bobinado puede tener en uno de 

sus extremos distinta polaridad (bipolar). Tienen las bobinas compuestas por dos 

arrollamientos cada una.

Algunos motores tienen los bobinados de tal manera que en función de puentes pueden 

convertirse en unipolares o bipolares.

Lo más importante de un motor es saber el tipo de motor que es, la potencia, el número 

de pasos, el par de fuerza, la tensión de alimentación y poco más si son motores sencillos.

¿Cómo saber cómo conectar uno de estos motores?

Estos motores exteriormente poseen 6 o 5 cables (cuatro corresponden a cada uno de los 

extremos de las dos bobinas existentes, mientras que los otros dos corresponden al punto 

medio de cada una. En el caso de que el cable restante sea uno, entonces corresponde a 

estos dos últimos unidos internamente).

Una   vez   localizados   dichos   cables   mediremos   la   resistencia   con   un   óhmetro   o   un 

multímetro  en  ellos.  De  esta   forma  localizamos   las  dos  bobinas   (los   tres   cables   cuya 

resistencia entre sí sea distinta de infinito corresponden a una bobina).

Podemos decir que tenemos dos grupos de tres cables (A, B y C). Mediremos ahora la 

resistencia entre A y B, B y C y entre A y C. El par anterior cuya lectura sea más alta 

corresponde a los extremos de la bobina, mientras que el restante es el punto medio de la 

misma.

¿Cuál es su secuencia?

Para saber la secuencia del motor necesitaremos una fuente de tensión continua del valor 

característico del motor (5 Voltios generalmente). Conectamos un polo de la misma a los 

dos   cables   correspondientes   al   punto   medio   de   cada   bobina.   Al   polo   restante   lo 

conectamos a uno de los cuatro cables y observamos hacia qué lado se produce el paso. 

Procedemos igual con los otros, probando en distinto orden, hasta que los cuatro pasos se 

hayan producido en la misma dirección. De esta forma ya habremos hallado la secuencia 

del motor.

¿Cómo lo hago funcionar?

Para   hacer   funcionar   un  motor   paso   a   paso   requerimos   de   un   circuito   especial.   De 

acuerdo al uso que deseemos para el  motor podemos utilizar un simple secuenciador, 

un micro controlador, algún puerto del PC, o bien ciertos circuitos integrados diseñados 

para tal fin.

La   figura   1   intenta   ilustrar   el  modo   de   funcionamiento   de   un  motor   paso   a   paso, 

suponemos  que   las  bobinas  L1   como L2  poseen  un  núcleo  de  hierro  dulce  capaz  de 

imantarse cuando dichas bobinas sean recorridas por una corriente eléctrica. 

Por otra parte el imán M puede girar libremente sobre el eje de sujeción central.

  

Paso 1 (a) Paso 2 (b) Paso 3 (c) Paso 4 (d)

Figura 1. Principio de funcionamiento de un motor paso a paso

Inicialmente, sin aplicar  ninguna corriente a las bobinas (que también reciben el nombre 

de fases) y con M en una posición cualquiera, el imán permanecerá en reposo si no se 

somete a una fuerza externa.  

Si se hace circula corriente por ambas fases como se muestra en la Figura 1(a), se crearán 

dos polos magnéticos NORTE en la parte interna, bajo cuya influencia M se desplazará 

hasta la posición indicada en dicha figura.

Si   invertimos   la  polaridad  de   la   corriente  que  circula  por  L1  se  obtendrá   la   situación 

magnética indicada en la Figura 1(b) y M se verá desplazado hasta la nueva posición de 

equilibrio, es decir, ha girado 90 grados en sentido contrario a las agujas del reloj.

Invirtiendo ahora la polaridad de la corriente en L2, se llega a la situación de la Figura 1 (c) 

habiendo girado M otros  90  grados.  Si,  por  fin,   invertimos de nuevo el  sentido de  la 

corriente en L1, M girará otros 90 grados y se habrá obtenido una revolución completa de 

dicho imán en cuatro pasos de 90 grados.

Por   tanto,   si   se  mantiene   la   secuencia  de  excitación  expuesta  para   L1  y   L2   y  dichas 

corrientes son aplicadas en forma de pulsos, el rotor avanzará pasos de 90 grados por 

cada pulso aplicado.

Por lo tanto se puede decir que un motor paso a paso es un dispositivo electromecánico 

que   convierte   impulsos   eléctricos   en   un   movimiento   rotacional   constante   y   finito 

dependiendo de las características propias del motor.

El modelo de motor paso a paso que hemos analizado, recibe el nombre de bipolar ya que, 

para   obtener   la   secuencia   completa,   se   requiere   disponer   de   corrientes   de   dos 

polaridades,   presentando   tal   circunstancia  un   inconveniente   importante   a   la   hora  de 

diseñar el circuito que controle el motor. Una forma de paliar este inconveniente es la 

representada en la Figura 2, obteniéndose un motor unipolar de cuatro fases, puesto que 

la corriente circula por las bobinas en un único sentido.

Si   inicialmente se  aplica   la  corriente  a  L1 y  L2  cerrando  los   interruptores  S1  y  S2,  se 

generarán dos polos NORTE que atraerán al polo SUR de M hasta encontrar la posición de 

equilibrio entre ambos como puede verse en la Figura 1.1(a). Si se abre posteriormente S1 

y   se  cierra  S3,  por   la  nueva  distribución  de  polos  magnéticos,  M evoluciona  hasta   la 

situación representada en la Figura 1.1 (b).

Figura 1.1.- Principio básico de un motor unipolar de cuatro fases.

Siguiendo  la secuencia  representada en  la  Figuras 1.1  (c)  y   (d),  de  la  misma forma se 

obtienen avances del rotor de 90 grados habiendo conseguido, como en el motor bipolar 

de dos fases, hacer que el rotor avance pasos de 90 grados por  la acción de impulsos 

eléctricos de excitación de cada una de las bobinas. En uno y otro caso, el movimiento 

obtenido   ha   sido   en   sentido   contrario   al   de   las   agujas   del   reloj;   ahora   bien,   si   las 

secuencias de excitación se generan en orden inverso, el rotor girará en sentido contrario, 

por lo que fácilmente podemos deducir que el sentido de giro en los motores paso a paso 

es reversible en función de la secuencia de excitación y, por tanto, se puede hacer avanzar 

o retroceder al motor un número determinado de pasos según las necesidades.

El modelo de motor paso a paso estudiado, salvo su valor didáctico, no ofrece mayor 

atractivo desde el punto de vista práctico, precisamente por la amplitud de sus avances 

angulares.

Una forma de conseguir motores paso a paso de paso más reducido, es la de aumentar el 

número de bobinas del estator, pero ello llevaría a un aumento del coste y del volumen y 

a pérdidas muy considerable en el rendimiento del motor, por lo que esta situación no es 

viable. Hasta ahora y para conseguir la solución más idónea, se recurre a la mecanización 

de los núcleos de las bobinas y el rotor en forma de hendiduras o dientes, creándose así 

micro-polos magnéticos, tantos como dientes y estableciendo las situaciones de equilibrio 

magnéticos con avances angulares mucho menores, siendo posible conseguir motores de 

hasta de 500 pasos.

  

Bobinado de un motor paso a paso de una disquetera, en el que pueden apreciarse

bobinados, el imán permanente se ha desmontado para poder ver el interior del motor

que está montado sobre la propia placa de circuito impreso.

MOTOR PASO A PASO DE RELUCTANCIA VARIABLE

El rotor es de acero dulce, cilíndrico y perfil dentado, cuando se excita el estator el flujo 

generado circula por el rotor, y éste intentará buscar la posición de menor reluctancia.

En la Figura 2 se esquematiza el funcionamiento de los motores paso a paso de reluctancia 

variable. En el primer paso solo se encuentra alimentada la bobina I, y el rotor se alinea 

con dicha bobina, al alimentas también la bobina II el rotor se encuentra alineado con I 

pero  muy   desalineado   con   II,   entonces   aparece   una   fuerza   que   tiende   a   igualar   la 

condición   reluctancia   de   las   dos   bobinas,   entonces   gira   hasta   llegar   la   posición   de 

equilibrio (3). Luego si se deja de alimentar I el rotor girará hasta alinear el rotor con la 

bobina  II.  Del  mismo modo alimentando  luego  II  y   III,  y   luego alimentando solo  III  se 

produce el movimiento de giro.

Figura 2. Principio de funcionamiento de un motor paso a paso de reluctancia variable.

MOTOR PASO A PASO HIBRIDO

El motor Híbrido consiste en un estator dentado y un rotor de tres partes. El rotor de 

apilado   simple   contiene  dos  piezas  de  polos   separados  por  un  magneto  permanente 

magnetizado, con los dientes opuestos desplazados en una mitad de un salto de diente 

(fig. 3 ) para permitir una alta resolución de pasos .

Figura 3. Rotor de un motor paso a paso hibrido.

Figura 4. Estator de un motor paso a paso hibrido.

Figura 5. Principio de funcionamiento de un motor paso a paso híbrido.

Para  entender  el   funcionamiento  me basaré  en   la  figura  5.  Al  excitar   las  bobinas  del 

estator se alinean los dientes del estator con los del rotor de la carga apropiada. En el 

paso 1 se excitan las bobinas impares, polo norte (N) en las bobinas 1 y 5, y polo sur (S) en 

las bobinas 3 y 7; y el rotor se alinea con el campo.

Luego en el paso 2 se excitan las bobinas pares, polos N las 2 y 6, y polo S las 4 y 8; 

entonces el rotor buscando alinear los dientes más próximos a los del estator se desplaza 

un ángulo que se corresponde a un cuarto del paso de los dientes. En el paso tres se 

alimentan nuevamente las bobinas impares, polo N en las bobinas 3 y 7, y polo S en las 

bobinas 1 y 5, el rotor se gira otro cuarto de paso. Entonces se ve que cuando se realicen 5 

pasos se repiten los estados de excitación del estator consiguiendo una rotación del rotor 

correspondiente   al   paso  de  un  diente.   Entonces   con  un  numero  bajo  de  bobinas   se 

pueden obtener pasos muy chicos, alcanzando valores de hasta 0.9° por paso.

ALIMENTACIÓN

Para conseguir el giro del rotor en un determinado número de grados,  las bobinas del 

estator deben ser excitadas secuencialmente a una frecuencia que determina la velocidad 

de   giro.   Las   inercias   propias   del   arranque   y   parada   (aumentadas   por   las   fuerzas 

magnéticas en equilibrio que se dan cuando esta parado) impiden que el rotor alcance la 

velocidad nominal instantáneamente, y por tanto la frecuencia de los pulsos que la fija 

debe ser aumentada progresivamente. Para simplificar el control de estos motores existen 

circuitos especializados que a partir de tres señales  (tren de pulsos,  sentido de giro e 

inhibición) generan, a través de una etapa lógica, las secuencias de pulsos que un circuito 

de conmutación distribuye a cada fase.

Las   bobinas   del   estator   presenta   dos   tipos   de   conexión,   bipolar   y   unipolar 

respectivamente, tal como se aprecia en la figura 6.

Figura 6. Conexiones de los motores unipolar y bipolar.

En la conexión bipolar las bobinas opuestas se conectan en serie. Para lograr las distintas 

polaridades de campo es necesario invertir los dos terminales de cada bobina.

Esto puede efectuarse utilizando un doble puente H (análogo al  usado para alimentar 

motores  de corriente  continua).  Esta  conexión permite  el  manejo  del   rotor   tanto por 

pasos completos como medio paso.

En la conexión unipolar puede manejarse cada una de las bobinas individualmente dado 

que se tiene acceso al punto de unión de las bobinas opuestas. La energización también 

puede operar pasos completos o medios pasos. 

Hay aplicaciones en las cuales se requieren ángulos de paso muy pequeños. 

Usualmente no se trabaja con estatores de más de cuatro fases y con rotores de más de 

100   dientes,   por   lo   cual,   para   reducir   el   ángulo   de   paso   se   utiliza   la   técnica   de 

microstepping que consiste en dividir cada paso físico en subpasos de igual tamaño. Esto 

se efectúa utilizando distintos niveles de corrientes en las bobinas, de manera que el rotor 

se desplace a posiciones intermedias dentro de cada paso normal. Así es posible dividir un 

paso de 1.8° en diez subpasos iguales.