Động cơ bước là gì? Cấu tạo và ứng dụng của động cơ bước? Ưu điểm và nhược điểm của động cơ bước khau nhau ra sao?,… Muôn vàn các câu hỏi về động cơ bước khiến bạn thắc mắc, bạn thấy chúng được sử dụng rộng rãi nhưng chưa hiểu hết về công dụng của chúng. Cùng tham khảo qua bài viết sau để hiểu thêm động cơ bước là gì?
ĐỘNG CƠ BƯỚC LÀ GÌ?
Động cơ bước còn có tên gọi khác bằng tiếng anh là stepper motor. Là một loại động cơ điện chuyển đổi năng lượng điện thành cơ năng. 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. Chuyển động này có thể là tuyến tính hoặc góc.
CẤU TẠO, CÁCH HOẠT ĐỘNG, PHÂN LOẠI STEPPER MOTOR
1. Cấu Tạo
Về cấu tạo, động cơ bước có thể được coi là tổng hợp của hai loại động cơ: Động cơ một chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ
a. Động cơ một chiều không tiếp xúc bao gồm:
Động cơ BLDC( Brushless DC) là động cơ một chiều không chổi than, nhưng nó thuộc nhóm đồng bộ nam châm vĩnh cửu:
- Stator: bao gồm lõi thép, chia thành các rãnh để đặt dây quấn, tạo nên sức phản điện động hình thang.
- Rotor: là một dãy các lá nam châm vĩnh cửu được xếp chồng lên nhau một cách cẩn thận.
- Hall sensor: Là cảm biến hiệu ứng Hall dùng xác định vị trí của từ trường rotor so với các pha của cuộn dây stator
b. Động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ:
Là động cơ điện có tốc độ thấp, tốc độ giảm đi nhiều với động cơ thông thường ở cùng công suất và số cực:
- Động cơ đồng bộ: Là động cơ có tốc độ quay của rotor bằng tốc độ quay của từ trường.
- Hộp giảm tốc: Dùng bánh rang chuyển động.
2. Cách hoạt động:
- Động cơ bước quay theo từng bước nên có độ chính xác cao về mặt điều khiển
- Bộ chuyển mạch điện tử đưa tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự và tần số nhất định
- Rotor khởi động bằng phương pháp tần số
- Số lần chuyển mạch sẽ bằng tổng số góc quay của rotor. Chiều quay, tốc độ quay phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi.
3. Các loại động cơ bước:
Để hiểu thêm về động cơ bước là gì? Chúng ta sẽ cùng phân loại các động cơ bước và hiểu nguyên lý hoạt động của từng loại:
a. Động cơ bước theo số pha:
- Động cơ bước 2 pha: là động cơ bước 4 dây, 6 dây, 8 dây. Bước góc 1,8 độ
- Động cơ bước 3 pha: là đôngj cơ bước 3 dây, 4 dây. Bước góc 1,2 độ
- Động cơ bước 5 pha: là động cơ bước 5 dây. Bước góc 0,72 độ
b. Động cơ bước theo rotor:
- Động cơ bước nam châm vĩnh cửu:
Hoạt động dựa trên lực hút hoặc lực đẩy giữa rotor PM và nam châm điện stator.
Theo nguyên tắc các cự khác nhau thì hút nhau, các cực giống nhau thì đẩy nhau.
- Động cơ biến đổi điện trở:
Có cấu tạo giống với động cơ bước nam châm vĩnh cửu. Dựa trên nguyên tắc tối thiểu xảy ra với khe hở tối thiểu.
Các cuộn pha đối xứng có cùng cực tính khác nhau. Roto được làm từ thép non có khả năng dẫn từ cao. Do đó khi động cơ mất điện roto vẫn quay tự do rồi mới dừng hẳn
- Động cơ bước lai:
Còn gọi là động cơ bước hỗn hợp kết hợp giữa sự đặc trưng của động cơ bước nam châm vĩnh cửu và động cơ bước biến từ.
Đạt công suất tối đa trong kích thước nhỏ gọn. Răng của rotor tạo đường dẫn giúp định hướng cho từ thông ưu tiên vào trong lỗ thông khí.
c. Động cơ bước theo cực:
- Động cơ bước đơn cực: Dòng điện chạy qua dây cuộn cùng một hướng, cho phép sử dụng mạch điện điều khiển đơn giản hơn, tạo ra ít mô-mem.
- Động cơ bước hai cực: Dòng điện có thể chạy qua dây cuộn theo hai hướng. Đòi hỏi một mạch điện điều khiển phức tạp hơn, tạo ra nhiều mô-mem xoắn hơn động cơ bước đơn cực.
ƯU ĐIỂM, NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐỘNG CƠ BƯỚC LÀ GÌ?
1. Ưu điểm của STEP
- Không cần cảm biến để phát hiện vị trí động cơ
- Không cần bộ điều khiển, tính toán phức tạp hoặc điều chỉnh để chúng hoạt động đúng. Điều khiển dễ dàng hơn các loại động cơ khác
- Động cơ có mô-mem xoắn tốt cho việc giữ vị trí.
- Có tuổi thọ cao do không dùng chổi than.
- Có thể điều chỉnh chính xác góc quay
- Dễ dàng lắp đặt, thay thế, giá thành thấp
2. Nhược điểm của STEP
- Có thể gặp vấn đề lỡ bước khi mô- mem xoắn quá tải.Tác động tiêu cực đến việc kiểm soát.
- Động cơ bước sẽ ồn và nóng lên khi hoạt động. Tiêu hao dòng điện tối đa ngay cả khi không sử dụng.
- Có mật độ công suất thấp và tỉ lệ mô- mem xoắn quán tính thấp. Không thích hợp với những ụng dụng có tốc độ cao.
ỨNG DỤNG CỦA ĐỘNG CƠ BƯỚC
- Trong công nghiệp: Được sử dụng phổ biến trong ngành tự động hóa, các thiết bị cần điều khiển chính xác, các máy công cụ như máy cắt plasma cnc, máy khắc, máy cắt laser,…
- Bảo mật: Thiết bị giám sát an ninh như camera an ninh & giám sát
- Trong nghành Y tế: sử dụng rộng rãi trong các loại máy móc như máy lấy mẫu, phân tích máu, máy quét y tế, chụp ảnh nha khoa kỹ thuật số,…
- Điện tử: Chức năng lấy nét và thu phóng camera kỹ thuật số tự động, máy in 3D.
Hy vọng bài viết trên của Hoàng Vina giúp các bạn hiểu rõ hơn về động cơ bước là gì? Ứng dụng của động cơ bước trong cuộc sống quanh ta.
>>> Tham khảo thêm: Điều khiển động cơ một chiều bằng L298
