Servo motor là thiết bị cung cấp lực chuyển động cần thiết cho các thiết bị máy móc khi vận hành. Hoàng Vina giới thiệu đến các bạn về khái niệm, nguyên lý hoạt động, phân loại, cấu tạo, ứng dụng và thông số kỹ thuật của động cơ servo.
1.Servo motor là gì?
Động cơ servo hay còn gọi là serve motor là một bộ phận của hệ thống điều khiển chuyển động của máy móc. Chúng có nhiệm vụ là đầu tàu cung cấp lực kéo các dây chuyền hoặc các cơ cấu khác hoạt động theo.
2.Nguyên lý hoạt động
Rotor của động cơ là một nam châm vĩnh cửu có từ trường mạnh và stator của động cơ được cuốn các cuộn dây riêng biệt, được cấp nguồn theo một trình tự thích hợp để quay rotor.
Nếu dòng điện và thời điểm cấp tới các cuộn dây là chuẩn xác thì chuyển động quay của rotor phụ thuộc vào tần số và pha, phân cực và dòng điện chạy trong cuộn dây stator.
Động cơ servo được hình thành bởi những hệ thống hồi tiếp vòng kín và tín hiệu đầu ra của động cơ được nối với một mạch điều khiển. Khi động cơ vận hành thì vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển này. Khi đó bất kỳ lí do nào ngăn cản chuyển động quay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt được vị trí mong muốn. Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sửa sai lệch cho động cơ đạt được điểm chính xác nhất.
3.Phân loại động cơ servo
Hiện nay trên thị trường có 2 loại động cơ servo phổ biến là AC Servo Motor và DC Servo Motor.
3.1.DC Servo Motor
-DC servo motor không được thiết kế cho các dòng điện cao và thường phù hợp cho các ứng dụng có dòng điện nhỏ như máy nén khí, máy bơm nước,…
-Động cơ DC Servo Motor được chia làm 2 loại: động cơ 1 chiều có chổi than và động cơ 1 chiều không chổi than.
-Ngoài ra còn một cách phân loại khác, động cơ servo DC được chia thành 4 loại:
+Động cơ Series.
+Động cơ chia dòng.
+Động cơ điều khiển shunt.
+Động cơ servo nam châm vĩnh cửu.
3.2.AC Servo Motor
-Đây là loại động cơ cho phép xử lý các dòng điện cao nên thường được sử dụng trong máy móc công nghiệp đặc biệt là các loại máy CNC, máy tiện cơ khí, máy phay, máy thủy lực,…
-Động cơ AC Servo được phân loại thành các loại:
+Động cơ Servo quay vị trí.
+Động cơ Servo quay liên tục.
+Động cơ servo tuyến tính.
-Ngoài ra, còn được chia làm 2 loại theo pha như:
+Động cơ servo AC hai pha.
+Động cơ 3 pha AC servo.
4.Cấu tạo của servo motor
Cấu tạo chung của 1 động cơ servo gồm: Rotor và Startor. Tuy nhiên, mỗi loại động cơ có một số đặc điểm khác nhau:
4.1.Động cơ DC Servo:
Gồm có 2 loại cơ bản là DC Servo Moto có chổi than và DC Servo Motor không có chổi than.
DC Servo Motor có chổi than: loại động cơ này sẽ bao gồm 4 bộ phận chính đó là stato, rotor, chổi than và cuộn cảm lõi.
–Ưu điểm: Động cơ DC Servo có chổi than tương đối dễ điều khiển, giá thành lại tương đói rẻ.
–Nhược điểm: khi vận hành gây ra tiếng ồn, nhiệt độ cao khi vận hành và quán tính cao khi giảm tốc độ. Để khắc phục vấn đề này thì người sử dụng thường chọn động cơ DC không chổi than.
–Động cơ DC Servo Motor không có chổi than: Cấu trúc của loại động cơ này sẽ tương đối giống với động cơ có chổi than. Điều khác biệt là các cuộn pha được lắp ở rotor là động cơ vihx cữu. Động cơ này hoạt động êm và không gây tiếng ồn nên thường được sử dụng rộng rãi và phổ biến hơn so với loại có chổi than.
4.2.Động cơ AC Servo:
Động cơ Ac Servo được sử dụng trong các ngành công nghiệp đa phần là động cơ một chiều không chổi than.
Động cơ AC Servo này có rotor là nam châm vĩnh cửu có từ trường mạnh và Stator là một cuộn dây được cuốn riêng biệt, được cấp nguồn đề làm quay Rotor.
–Ưu điểm: Thế mạnh của loại động cơ này là điều khiển có tốc độ tốt, và trơn tru hầu như không dao động. Hiệu suất của nó cao (tùy thuộc vào độ chính xác của bộ mã hóa). Mô-men xoắn, tiếng ồn thấp, quán tính thấp, không có bàn chải mặc.
–Nhược điểm: Giá thành khá cao mà hệ điều chỉnh tốc độ động cơ tương đối phức tạp.
5.Các thông số cơ bản của một động cơ servo
Một động cơ servo sẽ bao gồm các thông số kỹ thuật sau:
-Nguồn cấp
-Công suất
-Momen xoắn
-Dòng điện định mức
-Dải tốc độ
-Phương pháp điều khiển
-Ứng dụng
6.Ứng dụng của động cơ servo
Động cơ servo được sử dụng rất phổ biến hiện nay, đặc biệt là loại AC servo. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của servo motor:
6.1.Ứng dụng trong ngành điện – điện tử:
Máy lắp là thiết bị lắp các linh kiện điện tử ví dụ như các chip LSI lên trên bảng mạch, cần tới tốc độ cao và độ chính xác cao. Vậy nên AC servo thỏa mãn các yêu cầu này.
6.2.Ứng dụng trong điều khiển vận chuyển:
Thiết bị vận chuyển là các linh kiện tuyệt đối không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực khi mà các ngành công nghiệp ngày càng trở nên tinh vị và tự động hóa.
Một trong những ứng dụng điển hình là việc di chuyển các thiết bị trong nhà kho qua hệ thống băng tải. Động cơ servo giúp điều khiển tốc độ nhanh chậm theo mục đích sử dụng.
6.3.Ứng dụng trong ngành sản xuất thực phẩm, đồ uống:
Hiện nay, nhu cầu về quy trình thực phẩm chất lượng cao và an toàn hơn ngày càng tăng. Vì vậy, động cơ servo thường được sử dụng như là giải pháp cho nhiều lĩnh vực, ngay cả đối với quy trình thực phẩm.
6.4.Ứng dụng về khuôn mẫu đùn trong ngành sản xuất nhựa:
Khuôn mẫu đùn là một thiết bị gia công các bộ phận nhựa. Vật liệu nhựa được ra nhiệt và tan chảy, sau đó được đùn vào trong khuôn để gia công các bộ phận. Các khuôn mẫu thông thường chủ yếu sử dụng điều khiển thủy lực, tuy nhiên ngày nay có nhiều khuôn mẫu sử dụng hệ thống servo để tiết kiệm điện.
6.5.Ứng dụng trong ngành may mặc, ngành giấy, bao bì:
Thiết bị động cơ servo được sử dụng trong việc điều khiển các máy cuộn vải, giấy, bao bì để cắt hoặc in ấn.
7.Các hãng sản xuất động cơ servo hiện nay
Hiện nay, có rất nhiều hãng thiết bị công nghiệp sản xuất động cơ servo. Phổ biến nhất phải kể đến như;
Schneider – xuất xứ Pháp
ABB – xuất xứ Nhật Bản
Yaskawa – xuất xứ Nhật Bản
Mitsubishi – xuất xứ Nhật Bản
Delta – Xuất xứ Đài Loan
Siemens – xuất xứ Đức
Panasonics – xuất xứ Nhật Bản
LiteOn – Xuất xứ Đài Loan
Omron – Xuất xứ Nhật Bản
Fuji – xuất xứ Nhật Bản
