Vật tư trong các thiết bị máy móc hiện nay đang được các nhà sản xuất khá chú trọng, bởi vì vật tư tốt sẽ giúp cho máy hoạt động tốt và kéo dài được tuổi thọ của các loại thiết bị máy móc. Hiểu được tâm lý chung đó, hôm nay Công ty Văn Thái chúng tôi xin gửi đến các bạn đọc giả bài viết liên quan đến “động cơ bước tiến” nhé ! Để biết thêm về ứng dụng, phân loại và điều khiển động cơ bước tiến.
- Động cơ bước tiến là gì:
Động cơ bước (stepper motor), thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay.
- Cấu tạo động cơ bước tiến:
Về cấu tạo động cơ bước gồm có các bộ phận là stato, roto là nam châm vĩnh cửu hoặc trong trường hợp của động cơ biến từ trở là những khối răng làm bằng vật liệu nhẹ có từ tính. Động cơ bước được điều khiển bởi bộ điều khiển bên ngoài. Động cơ bước và bộ điều khiển được thiết kế sao cho động cơ có thể giữ nguyên bất kỳ vị trí cố định nào cũng như quay đến một vị trí bất kỳ nào.
Động cơ bước có thể sử dụng trong hệ thống điều khiển vòng hở đơn giản, hoặc vòng kín, tuy nhiên khi sử dụng động cơ bước trong hệ điều khiển vòng hở khi quá tải, tất cá các giá trị của động cơ đều bị mất và hệ thống cần nhận diện lại.
- Đặc điểm của động cơ bước tiến:
Động cơ bước hoạt động dưới tác dụng của các xung rời rạc và kế tiếp nhau. Khi có dòng điện hay điện áp đặt vào cuộn dây phần ứng của động cơ bước làm cho roto của động cơ quay một góc nhất định gọi là bước của động cơ.
Góc bước là góc quay của trục động cơ tương ứng với một xung điều khiển. Góc bước được xác định dựa vào cấu trúc của động cơ bước và phương pháp điều khiển động cơ bước.
Tính năng mở máy của động cơ được đặc trưng bởi tần số xung cực đại có thể mở máy mà không làm cho roto mất đồng bộ.
Chiều quay động cơ bước không phụ thuộc vào chiều dòng điện mà phụ thuộc vào thứ tự cấp xung cho các cuộn dây.
- Phân loại động cơ bước tiến:
Động cơ bước được chia thành 3 loại chính là:
Động cơ bước biến từ trở.
Động cơ bước nam châm vĩnh cửu
Động cơ bước hỗn hợp/lai.
- Động cơ bước tiến nam châm vĩnh cửu:
Động cơ bước nam châm vĩnh cửu có roto là nam châm vĩnh cửu, stato có nhiều răng trên mỗi răng có quấn các vòng dây. Các cuộn dây pha có cực tính khác nhau.
Nguyên lý hoạt động của động cơ bước nam châm vĩnh cửu có 2 cặp cuộn pha được trình bày ở hình: Ban đầu vị trí của stato và roto đang ở phase A. Khi cấp điện cho 2 cuộn dây pha B và D trong 2 cuộn sẽ xuất hiện cực tính. Do cực tính của cuộn dây pha và roto ngược nhau dẫn đến roto chuyển động đến vị trí như hình phase B on. Khi cuộn dây pha B và D ngắt điện cuộn dây A và B được cấp điện thì roto lại chuyển động đến vị trí như hình phase C on.
Hình 1: Cấu tạo của động cơ bước tiến nam châm vĩnh cửu
- Động cơ bước tiến từ trở:
Động cơ bước biến từ trở có cấu tạo giống với động cơ bước nam châm vĩnh cửu. Cấu tạo của stato cũng có các cuộn pha đối xứng nhau, nhưng các cuộn pha đối xứng có cùng cực tính khác với động cơ bước nam châm vĩnh cửu. Góc bước của stato là Ss.
Roto của động cơ bước biến từ trở được cấu tạo từ thép non có khả năng dẫn từ cao, do đó khi động cơ mất điện roto vẫn tiếp tục quay tự do rồi mới dừng hẳn.
Nguyên lý hoạt động của động cơ bước biến từ được thể hiện như hình:
Hình 2: Nguyên lý hoạt động của động cơ bước tiến từ trở
Khi cấp điện cho pha A (hình a), từng cặp cuộn dây A bố trí đối xứng nhau có cùng cực tính là nam (S) và bắc (N). Lúc này các cuộn dây hình thành các vòng từ đối xứng.
Khi cấp điện cho pha B (hình b). Lúc này từ trở trong động cơ lớn, momen từ tác động lên trục roto làm cho roto quay theo chiều giảm từ trở. Roto quay cho tới khi từ trở nhỏ nhất và khi momen bằng không thì trục động cơ dừng, roto đạt đến vị trí cân bằng mới.
Tương tự như vật khi cấp điện cho pha C, động cơ hoạt động theo nguyên tắc trên và roto ở vị trí như hình c. Quá trình trên lặp lại và động cơ quay liên tục theo thứ tự pha A pha B pha C. Để động cơ quay ngược chiều chỉ cần cấp điện cho các pha theo thứ tự ngược lại.
- Động cơ bước tiến hỗn hợp:
Động cơ bước hỗn hợp (còn gọi là động ơ bước lai) có đặc trưng cấu trúc của động cơ bước nam châm vĩnh cửu và động cơ bước biến từ. Stato và roto có cấu tạo tương tự động cơ bước biến từ trở nhưng số răng của stato và roto không bằng nhau. Roto của động cơ bước thường có 2 phần: phần trong là nam châm vĩnh cửu được gắn chặt lên trục động
cơ, phần ngoài là 2 đoạn roto được chế tạo từ lá thép non và răng của 2 đoạn roto được đặt lệch nhau.
Hình 3: Cấu tạo của động cơ bước tiến tổng hợp
- Động cơ bước tiến 2 pha:
Hiện nay các động cơ bước 2 pha được sử dụng rất thông dụng, có kết cấu như động cơ bước hỗn hợp và động cơ bước nam châm vĩnh cửu. Tuy nhiên động cơ bước 2 pha còn được phân loại dựa vào cách đấu dây các cặp cực.
Động cơ bước đơn cực: cuộn dây pha có ba dây đầu ra. Điểm trung tâm của cuộn dây được đấu ra ngoài. Khi cấp điện, dây trung tâm được nối với đầu dương của nguồn điện, hai đầu dây còn lại được nối với đầu âm.
Động cơ bước lưỡng cực: cuộn dây pha của loại động cơ này chỉ có 2 đầu ra. Một đầu dây được nối với nguồn dương và đầu còn lại được nối với đầu âm của nguồn điện. Động cơ bước lưỡng cực có kết cấu đơn giản nhưng điều khiển phức tạp hơn động cơ bước đơn cực.
Hình 4: Động cơ bước tiến 2 pha lưỡng cực và đơn cực
- Phương pháp điều khiển động cơ bước tiến:
Điều khiển dạng sóng (Wave): là phương pháp điều khiển cấp xung điều khiển lần lượt theo thứ tự chon từng cuộn dây pha.
Điều khiển bước đủ (Full step): là phương pháp điều khiển cấp xung đồng thời cho 2 cuộn dây pha kế tiếp nhau.
Điều khiển nửa bước (Half step): là phương pháp điều khiển kết hợp cả 2 phương pháp đều khiển dạng sóng và điều khiển bước đủ. Khi điều khiển theo phương pháp này thì giá trị góc bước nhỏ hơn hai lần và số bước của động cơ bước tăng lên 2 lần so với phương pháp điều khiển bước đủ tuy nhiên phương pháp này có bộ phát xung điều khiển phức tạp.
Điều khiển vi bước (Microstep): là phương pháp mới được áp dụng trong việc điều khiển động cơ bước cho phép động cơ bước dừng và định vị tại vị trí nửa bước giữa 2 bước đủ. Ưu điểm của phương pháp này là động cơ có thể hoạt động với góc bước nhỏ,độ chính xác cao. Do xung cấp có dạng sóng nên động cơ hoạt động êm hơn,hạn chế được vấn đề cộng hưởng khi động cơ hoạt động.
- Các thiết bị đi kèm với động cơ bước tiến:
- Hộp giảm tốc:
Hộp giảm tốc sử dụng cho động cơ bước là loại hệ bánh rang hành tinh. đảm bảo độ chính xác và bền, tỉ lệ giảm tốc: 1:5, 1:10. Hộp giảm tốc được chế tạo phù hợp theo từng loại động cơ 86, 57, 42 thường dùng trong robot hoặc các loại máy gia công
- Phanh từ:
Phanh từ là thiết bị được lắp ở phần đuôi động cơ bước, đây là thiết bị được dùng để dừng động cơ đột ngột hoặc tự giữ trong trường hợp mất điện.
- Encoder:
Đây là một thiết bị được gắng ở phần đuôi động cơ cơ, có chức năng hồi tiếp tín hiệu về driver điều khiển. Từ đó driver sẽ cấp đúng số xung. Loại động cơ được gắng encoder sẽ chuyển động với tốc độ cao, chính xác và không bị mất bước trong quá trình hoạt động
Loại động cơ step được gắng encoder thường được gọi tên là động cơ hybrid (động cơ lai). để điều khiển động cơ này cũng cần phải sử dụng driver riêng biệt (có các cổng nhận tín hiệu hồi tiếp encoder)
- Driver điều khiển:
Để điều khiển động cơ bước cần phải có driver. Đây là thiết bị cấp xung cho động cơ hoạt động, ứng với từng loại động cơ sẽ có loại driver tương ứng.
Thông qua bài viết trên đây Văn Thái muốn gửi đến quý khách hàng về những kiến thức sơ bộ về cơ chế hoạt động và ứng dụng của động cơ bước tiến trong lĩnh vực gia công cơ khí. Công ty Văn Thái chúng tôi chuyên cung cấp tất cả các linh kiện sử dụng cho máy cắt dây Molipden với đầy đủ các kích cỡ và nhu cầu sử dụng của khách hàng, bao gồm: bánh xe (puly), nút đồng, điện trở, nắp đậy, bộ bạc đạn bánh xe, bạc đạn, động cơ điện, động cơ bước tiến, máy bơm, card HL, day Curoa, hợp kim dẫn điện,….
Lựa chọn Văn Thái và các sản phẩm do Văn Thái cung cấp quý khách sẽ vô cùng hài lòng vì chúng tôi có:
- Dịch vụ giao hàng nhanh
- Hậu mãi tốt
- Sản phẩm giá thành hợp lí, chủng loại đa dạng
Hãy nhấc máy lên và gọi ngay cho chúng tôi theo số hotline: 094 124 7183 hoặc email: linhkienvanthai@gmail.com