Động Cơ Bước: Khái Niệm, Phân Loại, Nguyên Lý Hoạt Động

Động cơ bước (Step Motor) là motor điện đang được sử dụng rất phổ trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Chẳng hạn như: sử dụng để cấu thành nên hệ thống di chuyển của những loại máy CNC (máy khắc cắt laser, máy cắt CNC hay máy cắt plasma CNC,…) Trong bài viết dưới đây, mời độc giả cùng tìm hiểu về loại động cơ độc đáo này nhé!

1. Động cơ bước là gì?

Động cơ bước, hay còn gọi là Step Motor là gì? Theo Wikipedia, động cơ bước là một loại động cơ sử dụng điện nhưng mang nguyên lý và ứng dụng vô cùng khác biệt so với những loại động cơ điện 1 pha và động cơ điện 3 pha thông thường.

Thực chất, đây là một loại động cơ đồng bộ, mang khả năng biến đổi những tín hiệu điều khiển của máy móc dưới dạng những xung điện rời rạc được phát ra kế tiếp nhau, tạo thành những di chuyển góc quay. Thỉnh thoảng chính là những di chuyển của rôto, giúp cho người sử dụng nhất quyết roto của máy vào trong những vị trí cấp thiết.

Động cơ bước là một loại động cơ đồng bộ đặc trưng

Nói chung, động cơ bước (motor bước) là một loại động nhưng mà khách hàng mang thể quy định được tần số góc quay của nó. Nếu góc bước của nó càng nhỏ thì số bước trên mỗi vòng quay của động cơ càng to và độ xác thực của vị trí chúng ta thu được càng to.

Những góc bước của động cơ mang thể đạt cực đại là 90 độ và cực tiểu tới 0,72 độ. Tuy nhiên, những góc bước của động cơ thường được sử dụng phổ quát nhất là góc 1,8 độ, góc 2,5 độ, góc 7,5 độ và góc 15 độ.

Ví dụ: Một động cơ bước mang góc 1,8 độ/ bước nếu quay hết 1 vòng khoảng 360 độ thì mất 200 bước (thuật ngữ chuyên ngành gọi là Full Step). Những chế độ quay càng nhiều xung thì động cơ quay của máy sẽ càng êm hơn. Ở Việt Nam, người ta hay sử dụng phổ quát nhất là động cơ 200 step.

2. Phân loại động cơ bước

Những loại động cơ bước được phân chia dựa theo những tiêu chí dưới đây:

a) Phân loại dựa vào số pha của động cơ

• Động cơ bước 2 pha sẽ tương ứng với 1 góc bước khoảng 1.8 độ.
• Động cơ Step 3 pha sẽ tương ứng với 1 góc bước là 1.2 độ.
• Động cơ Step 5 pha sẽ tương ứng với góc bước là 0.72 độ.

b) Phân loại động cơ bước dựa vào rotor

• Động cơ bước mang rotor được làm bằng dây quấn hoặc sử dụng nam châm vĩnh cửu.
• Động cơ bước thay đổi từ trở. Đây là 1 loại động cơ mang roto ko được tác động nhưng lại mang phần tử cảm ứng.

c) Phân loại tùy thuộc vào cực của động cơ

• Động cơ bước đơn cực.
• Động cơ bước lưỡng cực.

3. Cấu tạo động cơ bước

Cấu tạo của động cơ bước gồm: Rotor và stato.

• Rotor thực ra chính là một dãy những lá nam châm vĩnh cửu, chúng được sắp xếp chồng lên nhau một cách kỹ lưỡng, kỹ càng. Trên những lá nam châm này lại được chia thành những cặp cực sắp xếp đối xứng với nhau.
• Stato được cấu tạo bằng sắt từ, chúng được chia thành những rãnh nhỏ để đặt cuộn dây.

4. Thông số motor bước

Thông thường, mỗi motor step mang một phòng ban quan yếu nhất, nếu bạn hỏi sắm bán động cơ bước thì kiên cố phải hỏi trước tiên. Đó là, động cơ bước thường mang bao nhiêu step. Theo như thông tin từ nhà gia công, động cơ bước trên thị trường Việt Nam hiện nay đang được giới DIY tin sử dụng mang số step là 200.

Ngoài ra, động cơ bước còn mang những thông số khác, cụ thể như:

Rated Present/ section (dòng tiêu thụ tối đa của mỗi pha)2.0 APhase Resistance (điện trở của từng pha)1.4 ΩVoltage (hiệu điện thế dòng điện)2.8 V

Trong đó, thông số Rated Present/ section sẽ thể hiện cho bạn biết dòng điện tối đa mà mỗi pha của động cơ mang thể nhận được. Nếu driver điều khiển nào mang dòng điện mỗi pha cao hơn thông số nêu trên thì sẽ hỏng. Do đó, bạn nên lựa loại driver cho dòng điện chạy ra xấp xỉ 80 – 90% thông số trên đây.

Điện trở mỗi pha được xem là hằng số (khách hàng mang thể xem trong datasheet của động cơ bước mà mình đã sắm). Còn con số voltage được xem là hiệu điện thế tối ưu để làm cho những stepper mang thể hoạt động ổn định (2.0 * 1.4 = 2.8V)

5. Nguyên lý hoạt động của động cơ bước như thế nào?

Nguyên lý hoạt động động cơ bước ko quay theo những cơ chế thông thường, bởi vì Step motor quay theo từng bước một, cho nên nó mang một độ xác thực cao, đặc trưng là về mặt điều khiển học.

Động cơ motor bước làm việc nhờ vào hoạt động của những bộ chuyển mạch điện tử. Những mạch điện tử này sẽ đưa những tín hiệu của lệnh điều khiển chạy vào stato theo số trật tự tuần tự và một tần số nhất định.

Tổng số góc quay của từng con rotor tương ứng với số lần mà động cơ được chuyển mạch. Song song, chiều quay và tốc độ quay của con rotor còn phụ thuộc vào số trật tự chuyển đổi cũng như tần số chuyển đổi của nó.

Động cơ bước làm việc nhờ vào hoạt động của những bộ chuyển mạch điện tử

Hiện nay, mang 4 phương pháp để điều khiển động cơ bước được sử dụng phổ quát nhất, đó là:

• Điều khiển động cơ bước dạng sóng (Wave): Đây là phương pháp điều khiển cấp xung cho bộ điều khiển, hoạt động tuần tự theo đúng trật tự nhất định cho từng cuộn dây pha.
• Điều khiển động cơ bước đủ (Full step): Đây là phương pháp điều khiển cấp xung cùng lúc, song song cho cả 2 cuộn dây pha được sắp xếp kế tiếp nhau.
• Điều khiển động cơ nửa bước (Half step): Chính là phương pháp điều khiển phối hợp cả 2 phương pháp điều khiển động cơ dạng sóng và điều khiển động cơ bước đủ. Lúc điều khiển động cơ theo phương pháp này thì giá trị của góc bước nhỏ hơn 2 lần và số bước của động cơ bước cũng sẽ tăng lên 2 lần so với phương pháp điều khiển bằng động cơ bước đủ. Tuy nhiên, phương pháp điều khiển này mang bộ phát xung điều khiển vô cùng phức tạp.
• Điều khiển động cơ vi bước (Microstep): Đây là phương pháp mới, chỉ được ứng dụng trong quá trình điều khiển động cơ bước. Từ đó, cho phép động cơ bước ngừng lại và định vị trong khoảng vị trí nửa bước chính giữa 2 bước đủ.

Ưu điểm dễ thấy của phương pháp này chính là động cơ mang thể hoạt động hiệu quả với góc bước nhỏ và độ xác thực rất cao. Do xung cấp của động cơ mang dạng sóng nên máy sẽ hoạt động êm hơn, hạn chế được những vấn đề cùng hưởng lực mỗi lúc động cơ hoạt động.

6. Ứng dụng của động cơ bước

Động cơ bước hiện nay đã và đang được ứng dụng rất nhiều và ngày càng phổ quát, chủ yếu là trong điều khiển di chuyển kỹ thuật số của những động cơ. Nó được thực hiện bởi những lệnh đã được mã hoá tự động dưới dạng số.

Ứng dụng động cơ bước trong ngành công nghiệp tự động hoá, đặc trưng là đối với những thiết bị máy móc nhu yếu sự xác thực. Chẳng hạn như những loại máy móc công nghiệp tiên tiến, giúp phục vụ cho quá trình gia công cơ khí như: Máy cắt kỹ thuật plasma CNC, máy cắt kỹ thuật CNC laser,…

Ứng dụng động cơ bước nhiều nhất trong ngành công nghiệp tự động hoá

Ngoài ra, trong lĩnh vực kỹ thuật máy tính, động cơ bước Step cũng được sử dụng trong những loại ổ đĩa cứng hoặc ổ đĩa mềm, thậm chí là cả máy in,…

Trong lĩnh vực an ninh bảo mật, động cơ bước chính là một sản phẩm giám sát mới, đem lại tiến bộ vượt trội cho ngành an ninh.

Trong lĩnh vực tế, động cơ bước được sử dụng để gia công máy quét y tế, máy lấy mẫu, thậm chí còn mang bên trong máy chụp ảnh nha khoa kỹ thuật số, những chiếc bơm chất lỏng, mặt nạ phòng độc và những loại máy móc phân tích mẫu máu.

Trong lĩnh vực điện tử tiêu sử dụng, động cơ bước được sử dụng trong quá trình cung ứng máy ảnh, đem lại chức năng lấy nét xác thực và sắc sảo cho máy ảnh, song song mang chức năng thu phóng những loại digital camera kỹ thuật số tự động hay những loại máy in 3D.

7. Ưu – nhược điểm của động cơ bước

Nắm được những ưu – nhược điểm của động cơ bước sẽ giúp cho chúng ta ứng dụng loại động cơ này vào trong gia công một cách tốt nhất, đem lại giá trị kinh tế cao. Vậy, ưu – nhược điểm của động cơ bước hiện nay mang gì đáng bàn?

Ưu điểm “đáng đồng tiền bát gạo” của động cơ bước đó là:

• Step Motor mang ưu điểm trước tiên là khả năng cung cấp mô males xoắn cực to, đặc trưng là ở dải véc tơ vận tốc tức thời thấp và véc tơ vận tốc tức thời trung bình.
• Một “ưu thế” nữa của động cơ bước trên thị trường hiện nay đó là nó khá bền, giá thành sản phẩm cũng tương đối thấp, do đó việc sắm bán, trao đổi cũng khá thuận tiện, ko gặp bất kỳ một trở ngại nào. Ko chỉ mang vậy, việc thay thế động cơ bước trong quá trình gia công cũng tương đối dễ dàng.

Step Motor mang ưu điểm trước tiên là khả năng cung cấp mô males xoắn cực to

Nhược điểm của động cơ bước:

• Motor Step hay xảy ra những hiện tượng khó chịu, chẳng hạn như bị trượt bước. Lý do được biết tới đó là vì lực từ yếu hay thỉnh thoảng còn do nguồn điện cấp vào động cơ ko đủ.
• Một “điểm trừ” nữa đó là trong quá trình hoạt động, động cơ Step Motor thường gây ra tiếng ồn ào khó chịu và mang hiện tượng động cơ bị nóng dần lên. Với những động cơ Step Motor thế hệ mới thì độ ồn và hiện tượng nóng của động cơ đã được giảm đi đáng kể.
• Ko nên sử dụng động cơ Step Motor cho những thiết bị máy móc đòi hỏi tốc độ cao.

Kết luận

Qua bài viết trên đây, chúng ta đã phân tích được khái niệm động cơ bước là gì, nguyên lý hoạt động của loại động cơ này ra sao, bao gồm mang những loại nào và ứng dụng để làm gì. Song song, để mang được sản phẩm tốt nhất, khách hàng hãy tìm tới những địa chỉ chuyên cung cấp những loại động cơ bước mang chất lượng tốt với kích thước phổ biến, mang momen thích hợp với từng mục tiêu, yêu cầu sử dụng của mình.

Nội Dung Mang Thể Bạn Quan Tâm:

• Nguyên Tắc Điều Khiển Động Cơ Bước (Step Motor), Mạch Điều Khiển Motor Bước
• Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động Của Motor Servo, So Sánh Motor Servo Với Motor Bước
• Động Cơ Điện: Những Loại Mô Tơ Quan Trọng Nhất Trong Đời Sống, Tính Năng Và Ý Nghĩa Kỹ Thuật.
• Động Cơ Điện 3 Pha: Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động Và Ứng Dụng
• Động Cơ Điện 1 Pha: Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động Và Ứng Dụng
• Giá Động Cơ Điện 3 Pha Đức Nhật Đài Mortgage, Những Hãng, Những Công Suất
• Thông Số Kỹ Thuật Motor Điện, Cách Đọc Tem, Kiểm Tra Hiệu Suất Motor, Tiêu Chuẩn Tiết Kiệm Điện
• Khái Niệm Motor Điện. Những Phương Pháp Đấu Điện Khởi Động Motor 3 Pha