Động cơ bước hiện nay rất thông dụng với rất nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Ví dụng chúng sử dụng trong hệ thống di chuyển các loại máy CNC như máy cắt laser, máy cắt cnc, máy cắt plasma cnc… Bài viết dưới đây Nam Việt CNC sẽ giúp bạn đi tìm hiểu chi tiết hơn về động cơ này.
Nội dung bài viết
Động cơ bước là gì?
Động cơ bước (stepper motor) là một loại động cơ điện được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng cần chính xác và kiểm soát chuyển động. Nó là loại động cơ không đồng bộ, nghĩa là không cần đồng bộ với nguồn cấp điện bên ngoài như động cơ không đồng bộ thông thường. Thay vào đó, nó được điều khiển bằng cách cung cấp các xung điều khiển xác định, gọi là xung bước (step pulse).
Động cơ hoạt động bằng cách di chuyển từng bước cố định khi nhận được các xung bước từ bộ điều khiển. Mỗi bước di chuyển tương ứng với một góc quay cố định, sự di chuyển này xảy ra theo các bước diskret (discrete steps). Mỗi bước bao gồm một góc quay nhỏ và là một đơn vị cơ bản của động cơ.
Các loại động cơ bước
1. Động cơ bước dựa vào số pha
Loại này được gọi là “bước đầy đủ” (full step) hoặc “bước nửa” (half step). Động cơ đầy đủ có bốn cuộn dây điều khiển và cung cấp hai xung điều khiển cho mỗi bước. Khi xung điều khiển được cung cấp, động cơ sẽ di chuyển một bước đầy đủ (360 độ chia cho số bước trên một vòng) hoặc một bước nửa (180 độ chia cho số bước trên một vòng). Động cơ dựa vào số pha đơn giản, dễ sử dụng nhưng có thể có rung và tiếng ồn nhất định.
2. Động cơ dựa vào rotor
Loại này được gọi là “bước rơ le” (variable reluctance) hoặc “bước từ” (permanent magnet). Động cơ rơ le sử dụng các cuộn dây stator, rotor có các cực rời rạc. Khi dòng điện được cấp vào các cuộn dây, cực roto được hút vào vị trí cố định.
Bằng cách thay đổi dòng điện trong các cuộn dây, cực rotor di chuyển theo các vị trí mới. Động cơ từ sử dụng từ tính để kiểm soát chuyển động, có hiệu suất cao hơn so với động cơ dựa vào số pha.
3. Loại dựa vào cực của động cơ
Loại này được gọi là “bước độc lập” (variable reluctance) hoặc “bước từ hybrid” (hybrid step). Động cơ độc lập kết hợp các đặc điểm của động cơ dựa vào số pha và động cơ rơ le.
Nó sử dụng từ tính để kiểm soát chuyển động, có cấu trúc phức tạp hơn so với hai loại trước đó. Động cơ này có hiệu suất cao, giảm rung, tiếng ồn so với động cơ dựa vào số pha.
Động cơ bước có cấu tạo như thế nào?
Cấu tạo của động cơ gồm hai thành phần chính: stator và rotor. Stato là phần không chuyển động, bao gồm các cuộn dây có thể được kích thích bởi dòng điện. Cuộn dây này được xếp thành các cấu trúc cuộn xoắn, tạo thành các cặp cực hoặc cặp pha.
Rotor là phần quay, được làm từ nam châm vĩnh cửu hoặc từ nam châm điện. Rotor cũng bao gồm các cặp cực hoặc cặp pha, tương tự như stator. Khi cuộn dây trong stato được kích thích bởi dòng điện, các cặp pha trong rotor sẽ phản ứng với các cặp pha tương ứng trong stato, tạo ra lực tương tác làm cho roto quay từng bước một.
Nguyên lý hoạt động của động cơ bước
Nguyên lý hoạt động của động cơ dựa trên sự tương tác giữa stator và rotor. Khi được kích thích bởi tín hiệu điều khiển, cuộn dây trong stato tạo ra lực từ trường điện từ. Các cặp pha trong rotor phản ứng với các cặp pha tương ứng trong stato, tạo ra lực tương tác và làm cho roto quay từng bước một. Điều này cho phép động cơ đạt được chính xác vị trí và độ chính xác cao trong các ứng dụng.
Ứng dụng thực tế của động cơ bước
Máy in 3D: Động cơ được sử dụng trong máy in 3D để kiểm soát chuyển động của các trục XYZ. Điều này giúp máy in có khả năng di chuyển chính xác, độ phân giải cao.
Máy CNC: Động cơ là một thành phần quan trọng trong máy CNC để điều khiển chuyển động của các trục cắt, gia công. Nó giúp máy CNC có khả năng cắt, gia công, tạo hình vật liệu theo các lệnh số liệu chính xác từ máy tính điều khiển.
>>>Tham khảo: Cắt laser CNC giá chỉ từ 3k/m
Động cơ được sử dụng trong các thiết bị y tế như máy quét MRI, máy phun thuốc tự động, máy chẩn đoán hình ảnh. Nó giúp điều khiển chuyển động của các bộ phận, cung cấp độ chính xác cần thiết trong quá trình chẩn đoán và điều trị y tế.
Ưu và nhược điểm của động cơ bước
Ưu điểm
Động cơ mang đến độ chính xác cao trong việc kiểm soát vị trí, chuyển động. Nó có khả năng di chuyển một bước cố định, cho phép định vị vật liệu, địa điểm một cách chính xác.
Động cơ bước có thể đáp ứng nhanh chuyển động, thay đổi tốc độ quay. Khi nhận được xung điều khiển, nó di chuyển từng bước cố định một cách nhanh chóng, giúp tăng khả năng kiểm soát.
Nó có khả năng giữ vị trí tốt ngay cả khi không có nguồn cấp điện. Vị trí của rotor được duy trì một cách đáng tin cậy nhờ vào lực từ tính giữa stator và rotor.
Động cơ có cấu trúc đơn giản với ít bộ phận chuyển động. Điều này làm cho nó dễ sử dụng, bảo trì, giảm thiểu khả năng hỏng hóc, sự cố.
Động cơ có giá thành phải chăng so với một số loại động cơ khác có khả năng tương tự.
>>>Xem thêm: Chấn gấp CNC kim loại giá rẻ, uy tín số 1 Hà Nội
Nhược điểm
Động cơ tiêu thụ năng lượng cao hơn so với một số loại động cơ khác có công suất tương đương. Điều này có thể dẫn đến tăng chi phí vận hành, tiêu thụ năng lượng lớn hơn trong các ứng dụng lâu dài.
Động cơ có tốc độ tối đa hạn chế so với một số loại động cơ khác. Vì các bước di chuyển là diskret, cần thời gian để chuyển từ bước này sang bước khác, nên tốc độ quay không thể đạt được như động cơ không đồng bộ thông thường.
Nó có khả năng gây ra tiếng ồn, rung trong quá trình hoạt động. Việc di chuyển từng bước cố định có thể tạo ra rung động và tiếng ồn, đặc biệt ở tốc độ cao.
Bài viết trên đây, Nam Việt CNC đã cùng quý khách hàng đi tìm hiểu về động cơ bước. Mong rằng đây sẽ là những chia sẻ hữu ích giúp quý khách hiểu rõ hơn về loại động cơ này. Ngoài ra, quý khách vẫn còn điều gì thắc mắc, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi qua Hotline: 0975.888.006 nhé.
