Động cơ bước step motor là gì? cấu tạo và ứng dụng

Động cơ bước step motor là gì? cấu tạo và ứng dụng của động cơ bước phổ biến hiện nay sẽ được tổng hợp qua bài viết sau đây.

1. Động cơ bước step motor là gì?

Động cơ bước step motor là gì?

Động cơ bước Step motor hay còn được gọi là Stepping Motor, đây) là một thiết bị cơ điện, nó chuyển đổi năng lượng điện thành cơ năng. Ngoài ra, chúng cũng là 1 động cơ điện không có chổi than, động cơ đồng bộ, có thể chia một vòng quay đầy đủ ra thành nhiều bước mở rộng.

Trục của động cơ bước quay qua một góc cố định cho mỗi xung rời rạc. Khi chuỗi xung bắt đầu hoạt động thì chúng sẽ chuyển sang một góc nhất định. Những góc quay mà trục động cơ tiến hành còn được gọi là góc bước và tính đơn vị bằng độ.

Các góc bước có thể lớn tới 90 độ và nhỏ đến 0.72 độ, nếu góc bước càng nhỏ thì số bước trên mỗi còng quay càng lớn và độ chính xác của vị trí thu được càng lớn. Tuy nhiên, các góc bước thường được sử dụng nhiều nhất là 1,8 độ và 2,5 độ hoặc 7,5 độ và 15 độ.

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ bước step motor

Cấu tạo: gồm có các bộ phận chính là stato, roto

  • Stato: Stato được tạo bằng sắt từ được chia thành các rãnh để đặt cuộn dây.
  • Roto (nam châm vĩnh cửu): một dãy các lá nam châm vĩnh cữu được xếp chồng lên nhau một cách cẩn thận. Trên các lá nam châm này lại chia thành các cặp cực xếp đối xứng nhau.

Động cơ bước được điều khiển bởi một bộ điều khiển từ bên ngoài, thường được sử dụng trong hệ thống điều khiển có vòng hở đơn giản, hoặc là vòng kín đều được.

Nguyên lý hoạt động:

Động cơ bước quay theo từng bước một chứ không quay theo cơ chế thông thường nên có độ chính xác cao về mặt điều khiển học. Chúng hoạt động nhờ vào các bộ chuyển mạch điện tử, các mạch điện tử sẽ đưa ra tín hiệu của lệnh điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần số nhất định. Số góc quay của rotor sẽ tương ứng với số lần chuyển mạch cũng như chiều quay và tốc độ quay của rotor phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi.

3. Phân loại động cơ bước step motor

Phân loại động cơ bước theo số pha:

  • Động cơ bước 2 pha: gồm động cơ bước 4 dây, động cơ bước 6 dây và động cơ bước 8 dây.
  • Động cơ bước 3 pha: gồm động cơ bước 3 dây hoặc có khi là động cơ bước 4 dây.
  • Động cơ bước 5 pha: là loại động cơ bước có 4 dây.

Phân loại động cơ bước theo số lượng cực:

  • Động cơ đơn cực: dòng điện chỉ chạy qua cuộn dây theo 1 hướng duy nhất, cho phép động cơ sử dụng mạch điều khiển đơn giản và ít tạo ra mô men xoắn hơn.
  • Động cơ lưỡng cực: dòng điện được chạy qua cuộn dây theo 1 trong 2 hướng khác nhau, đòi hỏi một mạch điều khiển phức tạp vì chúng tạo ra nhiều mô men xoắn.

Phân loại động cơ bước theo rotor:

  • Động cơ bước nam châm vĩnh cửu: chỉ sử dụng một nam châm vĩnh cửu trong rotor, hoạt động dựa trên lực hút hoặc lực đẩy giữa bộ phận rotor và nam châm điện của stator.
  • Động cơ bước có biến đổi điện trở: sử dụng motor sắt trơn, hoạt động dựa trên nguyên tắc miễn cưỡng tối thiểu. Điều này xảy ra với khe hở tối thiểu, các điểm rotor của động cơ để bị hút về phía cực nam châm phần stator.
  • Động cơ bước đồng bộ lai: là vì chúng sử dụng kết hợp giữa nam châm vĩnh cửu và biến đổi điện trở để đạt được công suất tối đa trong một kích thước nhỏ.

4. Phương pháp điều khiển động cơ bước

Điều khiển dạng sóng (wave drive): đây là một cách cơ bản sử dụng pha hoặc stato cạnh nhau lần lượt được kích hoạt bằng cách sử dụng một mạch đặc biệt. Điều này từ hóa và khử từ hóa stato dẫn đến chuyển động của rôto một bước.

Điều khiển chạy đủ bước (full step drive): phương pháp này sẽ kích hoạt hai stator cách nhau một khoảng thời gian ngắn. Bạn có thể hiểu là, stator thứ nhất được bật ON và sau một khoảng thời gian ngắn thì stator thứ hai cũng được bật ON trong khi stator thứ nhất vẫn ở trạng thái ON.

Điều khiển chạy nửa bước (Haft stepping drive): Hai stator được đặt cạnh nhau và được kích hoạt trước và stator thứ ba sẽ được kích hoạt sau nhưng lúc này hai stator sẽ bị vô hiệu hóa. Chu kỳ này kích hoạt hai stator trước và sau đó một stator lặp lại để điều khiển động cơ bước.

Điều khiển chạy bước nhỏ (micro stepping drive): phương pháp này hiện nay được sử dụng rất phổ biến, mạch điều khiển cung cấp một dòng biến đổi cho cuộn dây stato ở dạng sóng hình sin. Những bước nhỏ xíu này hiện nay giúp tăng cường độ chính xác của từng bước một.

5. Ứng dụng của động cơ bước step motor

Trong công nghiệp, động cơ bước được dùng nhiều cho các loại máy móc như: máy đo ô tô, máy công cụ thiết bị sản xuất tự động, máy CNC,…

Trong y tế, động cơ bước được sử dụng trong các máy quét, máy lấy mẫu, mấy chụp ảnh nha khoa kỹ thuật số, bơm chất lỏng, mặt nạ phòng độc và máy phân tích máu,…

Trong điện tử tiêu dùng, động cơ bước dùng trong máy ảnh cho chức năng lấy nét và thu phóng camera kỹ thuật số tự động, máy in 3D,… ngoài ra trong công nghệ chúng được sử dụng cho các loại ổ đĩa cứng, ổ đĩa mềm,…

Động cơ bước còn được sử dụng trong bảo mật ở các sản phẩm giám sát mới cho ngành an ninh.

>>> Tham khảo: Servo là gì? Tổng quan về động cơ Servo

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

plc schneider sử dụng cookie để cung cấp cho bạn trải nghiệm duyệt web tốt hơn. Bằng cách duyệt trang web này, bạn đồng ý với việc sử dụng cookie của chúng tôi.