Step Motor là gì? Tìm hiểu sơ lược về động cơ bước

Step Motor là gì?

Step Motor hay Stepper Motor đều là những tên gọi để nói về động cơ bước. Step Motor là một loại động cơ chấp hành đặc biệt. Và thường được áp dụng trong các hệ thống truyền động có đặc điểm rời rạc. Ngoài ra nó còn được biết đến là một động cơ đồng bộ có chức năng làm chuyển đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hay các chuyển động của rotor. Đồng thời có khả năng làm cố định vị trí rotor.

Step Motor vận hành như thế nào?

Step Motor vận hành được phụ thuộc hoàn toàn vào bộ chuyển mạch điện tử có nhiệm vụ vận chuyển các tín hiệu điều khiển vào stato theo một thứ tự hay tần số nhất định nào đó. Tổng số góc quay của roto tỷ lệ thuận với số lần chuyển mạch hay chiều quay và tốc độ quay của roto. Đồng thời tổng số góc quay cũng phụ thuộc vào thứ tự chuyển động và tần số chuyển đổi. Nếu có một xung điện tác động vào cuộn dây stato của động cơ bước. Thì cùng lúc đó roto của động cơ sẽ quay một góc nhất định. Các xung điện tác động vào các cuộn dây phần ứng thay đổi không ngừng thì roto sẽ quay liên tục.

Ưu điểm của Stepper Motor

Không chổi than

Hạn chế tối đa xuất hiện hiện tượng đánh lửa chổi than. Hiện tượng này sẽ dẫn đến hậu quả như hao tổn năng lượng. Không những vậy tại một số môi trường cần đặc biệt chú ý sẽ có thể gây nguy hiểm như hầm lò…

Tạo được momen giữ

Một số vấn đề gây khó khăn trong việc điều khiển là việc phải điều khiển động cơ ở vận tốc thấp nhưng vẫn phải đảm bảo được momen tải lớn. Động cơ bước là một thiết bị được đánh giá cao khi làm việc trong vùng tốc độ nhỏ.

Điều khiển vị trí theo vòng hở

Một trong những ưu điểm của động cơ bước là ta có thể tự động thay đổi vị trí quay của roto mà không cần phụ thuộc vào phản hồi vị trí. Không cần thiết phải sử dụng thêm encoder hay máy phát tốc.

Độc lập với tải

Tốc độ quay roto của động cơ bước hoàn toàn không cần dựa vào tải. Mặc cho vẫn đang nằm trong vùng momen có thể kéo được. Nếu momen tải quá lớn sẽ dẫn đến hiện tượng trượt. Chính vì vậy không thể kiểm soát được góc quay.

Phân loại Stepper Motor

    Loại 1: Stepper Motor được thiết kế với roto được tác động bằng dây quấn hay nam châm vĩnh cửu.

    Loại 2: Stepper Motor có roto mặc dù không có sự tác động. Nhưng bù lại có phần tử cảm ứng, phản kháng hay còn gọi là động cơ bước thay đổi từ trở.

    Loại 3: Stepper Motor được thiết kế với cấu tạo là sự kết hợp của cả hai loại trên.

Phân loại theo cực của động cơ bước

    Loại 1: Stepper Motor đơn cực

Loại này là sự kết hợp của cả động cơ bước loại nam châm vĩnh cửu và động cơ bước loại hỗn hợp. Nhưng ở các cuộn dây luôn được thiết kế với đầu trung tâm được nối ra từ chính giữa mỗi cuộn dây.

    Loại 2: Stepper Motor lưỡng cực

Có thể được thiết kế bao gồm cả động cơ bước loại nam châm vĩnh cửu hoặc động cơ bước loại biến từ trở. Nhưng điểm khác so với loại 1 là nó không có đầu dây nối ra từ trung tâm.

Phân loại theo số pha của động cơ bước

    Loại 1: Step Motor 2 pha. Đây là loại động cơ bước 4 dây, 6 dây hoặc 8 dây.

    Loại 2: Step Motor 3 pha. Đây là loại động cơ bước 3 dây hoặc 4 dây.

    Loại 3: Step Motor 5 pha. Đây là loại động cơ bước có 5 dây hoặc 10 dây.

Nguyên lý điều khiển động cơ bước

Stepper Motor không vận hành quay theo một trình tự thông thường. Để có thể đảm bảo được độ chính xác về mặt điều khiển học mà chúng quay rất chậm từng bước một. Chúng hoạt động phụ thuộc vào các bộ chuyển mạch điện tử để có thể đưa ra các tín hiệu điều khiển vào stato theo một trình tự và tần số nhất định.

Điều khiển full-step (wave drive – 1 phase on)

Cách điều khiển không quá phức tạp. Công suất cũng rất thấp. Chính vì vậy, lực xoắn phát sinh ra bởi dạng điều khiển này tương đối yếu.

Điều khiển full-step (two phase drive – 2 phase on)

Trong chế độ này, hai cuộn dây sẽ được đồng thời cấp năng lượng. Từ đó cho công suất cao hơn dạng ở trên.

Điều khiển half-step (1 or 2 phase on)

Loại điều khiển này là sự kết hợp của 2 loại trên. Do đó step motor loại này có thể di chuyển ở các góc có độ phân giải gấp 2 lần kiểu ở trên.