22/08/2022 
Động cơ bước là loại động cơ điện rất khác biệt so với các động cơ điện thông thường, nên có tính ứng dụng rất rộng rãi trong nền khoa học kỹ thuật ngày nay. Để tìm hiểu nhiều thông tin hơn về động cơ bước, về cấu tạo, phân loại, ưu – nhược điểm, ứng dụng,… bạn hãy dành thời gian đọc các chia sẻ dưới đây.
Động cơ bước là gì?
Động cơ bước (còn được gọi là Step Motor, Stepper Motor, Stepping Motor,…) là một loại động cơ điện khá khác biệt với đa số các động cơ điện thông thường khác, vì nó chấp hành theo các tín hiệu điều khiển xung điện rời rạc, kế tiếp nhau để vận thành chuyển động theo góc quay hoặc chuyển động rôto, đồng thời sẽ cố định roto vào các vị trí cần thiết theo thứ tự và tần số chuyển đổi.
Như vậy sự khác biệt lớn nhất của động cơ bước so với các loại động cơ khác, chính là nó làm việc, vận hành theo tín hiệu xung điện, thông qua bộ chuyển mạch điện tử để dẫn truyền tín hiệu điều khiển.
Tổng số góc quay của roto, cùng chiều quay và tốc độ quay của roto trong động cơ bước sẽ tương ứng với số lần chuyển mạch của tín hiệu, thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi tín hiệu.
Mỗi một xung điện được truyền qua cuộn dây stato (phần ứng) của động cơ bước thì roto (phần cảm) của động cơ sẽ thực hiện quay một góc nhất định, góc quay này được gọi là bước quay của động cơ. Và khi các xung điện được truyền dẫn, áp đặt liên tục qua cuộn dây stato thì roto sẽ thực hiện các bước quay liên tục, để động cơ vận hành.
Phân loại động cơ bước
Dựa theo mỗi tiêu chí, mà người ta có thể phân loại động cơ bước khác nhau. Cụ thể như sau:
Phân loại dựa vào số pha của động cơ
Nếu dựa theo số pha, thì có thể phân loại động cơ bước thành 3 loại với góc bước quay tương ứng như sau:
- Động cơ 2 pha sẽ có góc bước quay 1.8 độ, có 4 dây, 6 dây hoặc 8 dây
- Động cơ 3 pha sẽ có góc bước quay 1.2 độ, có 3 hoặc 4 dây
- Động cơ 5 pha sẽ có góc bước quay 0.72 độ, có 5 hoặc 10 dây
Phân loại động cơ bước dựa vào rotor
Nếu phân loại theo rotor, thì động cơ bước được chia thành 3 loại:
- Động cơ có rotor được tác dụng bằng dây quấn hoặc nam châm vĩnh cửu.
- Động cơ có rotor không được tác động nhưng có phần tử cảm ứng, có thể gọi là động cơ bước thay đổi từ trở.
- Động cơ bước đồng bộ lai, sử dụng kết hợp cả nam châm vĩnh cửu và biến đổi điện trở để vận hành.
Phân loại tùy thuộc vào cực của động cơ
Còn nếu phân loại theo số cực của động cơ, thì chia thành 2 loại:
- Động cơ bước đơn cực, luôn có đầu trung tâm nối ra từ phần giữa mỗi cuộn dây.
- Động cơ bước lưỡng cực, không có đầu dây nối ra từ trung tâm cuộn dây.
Cấu tạo của động cơ bước
Cấu tạo chính của một động cơ bước sẽ gồm: Rotor (phần cảm) và stato (phần ứng). Trong đó:
- Rotor thực chất chính là hệ thống một dãy các lá nam châm vĩnh cửu, được sắp xếp chồng lên nhau rất kỹ lưỡng, cẩn thận. Các lá nam châm này lại chia thành các cặp xếp đối xứng với nhau, tạo thành 2 vòng nam châm song song.
- Stato được cấu tạo bằng sắt từ, chứa nhiều rãnh nhỏ để đặt các cuộn dây vào trong.
Với trường hợp step motor là dạng biến từ thì phần nam châm được thay thế bằng các khối răng được làm từ vật liệu nhẹ có từ tính cao.
Động cơ bước sẽ cần liên kết với một bộ điều khiển để có thể điều khiển từ bên ngoài, và chúng sẽ được thiết kế sao cho có thể giữ được vị trí cố định bất kỳ hoặc quay đến một vị trí bất kỳ nào đó.
Thông số motor bước
Khi tìm hiểu, chọn mua động cơ bước, bạn cần quan tâm đến các thông số sau đây:
- Số bước của động cơ, thường, loại step motor được dùng phổ biến nhất trên thị trường Việt Nam hiện nay là động cơ có 200 bước.
- Dòng tiêu thụ tối đa của mỗi pha (Rated Current/ phase)
- Điện trở của từng pha (Phase Resistance)
- Hiệu điện thế dòng điện (Voltage)
Nguyên lý hoạt động của động cơ bước
Nguyên lý hoạt động của động cơ bước rất khác biệt so với các động cơ thông thường khác, vì nó không quay theo các cơ chế mà thực hiện quay từng bước một rời rạc khi nhận được tín hiệu điều khiển, do đó có độ chính xác cao hơn, dễ điều khiển hơn.
Động cơ bước cần có các bộ chuyển mạch điện tử, để đưa các tín hiệu lệnh điều khiển của bộ điều khiển, từ đó stato chạy từng bước quay theo đúng số thứ tự và tần số nhất định.
Tổng số góc quay của rotor sẽ phải tương ứng với số lần chuyển mạch của động cơ, đồng thời chiều quay và tốc độ quay của rotor cũng tương ứng với số thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi của nó.
Với cơ chế hoạt động và điều khiển đặc biệt này, nên Động cơ bước có thể hoạt động hiệu quả và chính xác, vì có thể dừng lại ở góc bước nhỏ, đồng thời giúp máy móc vận hành êm ái, hiệu quả hơn, hạn chế được ảnh hưởng tiêu cực do các vấn đề cộng hưởng lực so với các loại động cơ khác.
Ngày nay có 4 phương pháp điều khiển đó là:
- Điều khiển dạng sóng
- Điều khiển đủ bước
- Điều khiển nửa bước
- Điều khiển động cơ vi bước
Ứng dụng
Động cơ bước hiện nay được ứng dụng rất phổ biến trong máy móc, thiết bị phục vụ nhiều ngành nghề, lĩnh vực, đặc biệt các ngành cần điều khiển chuyển động kỹ thuật số, công nghiệp tự động hoá, đòi hỏi tính chính xác cao. Chẳng hạn như:
- Dùng lắp đặt cho các loại máy móc công nghiệp phục vụ cho gia công cơ khí như: Máy cắt công nghệ plasma CNC, máy cắt công nghệ CNC laser,…
- Lắp đặt trong lĩnh vực công nghệ ứng dụng máy tính, như: sản xuất ổ đĩa cứng, ổ đĩa mềm, …
- Lắp đặt cho các máy móc, thiết bị phục vụ trong ngành in ấn, như: máy in, máy dập nổi, máy cắt bế,…
- Lắp đặt, chế tạo máy ảnh, máy quay phim, thiết bị điện thoại thông minh, máy tính, camera kỹ thuật số,…
- Dùng trong lĩnh vực an ninh bảo mật, như lắp đặt các thiết bị giám sát, bảo vệ,…
- Dùng trong lĩnh vực y tế, như để sản xuất máy quét y tế, máy lấy mẫu xét nghiệm, các loại máy móc phân tích máu, nước tiểu, máy chụp nha khoa kỹ thuật số, máy sản xuất mặt nạ phòng độc, khẩu trang, …
Ưu – nhược điểm của động cơ bước
Ưu điểm
- Có giá thành phải chăng, dễ tìm dễ mua
- Có thể linh hoạt điều chỉnh các góc quay để giúp công việc đạt hiệu quả cao nhất
- Cấu tạo đơn giản, dễ dàng lắp đặt, dễ bảo dưỡng và thay thế linh phụ kiện khi cần.
- Hoạt động bền bỉ, tuổi thọ cao, ít xảy ra sự cố do không dùng chổi than
- Động cơ có mô-men xoắn tốt cho việc giữ vị trí.
- Không bị ảnh hưởng của do cộng hưởng lực gây ra như các loại động cơ khác
- Có nhiều sự lựa chọn để khách hàng chọn được sản phẩm phù hợp đáp ứng tốt nhất với nhu cầu sử dụng
Nhược điểm của động cơ bước
- Dễ hỏng, bị lỡ bước quay khi mô – men xoắn quá tải, hoặc bị trượt bước do nam châm vĩnh cửu yếu, nguồn điện tải vào yếu
- Động cơ có tiếng ồn lớn và sinh nhiệt lượng cao hơn khi hoạt động.
- Có tiêu hao dòng điện ngay cả khi không sử dụng
- Có công suất tỉ lệ mô – men xoắn quán tính thấp, nên không ấp ứng được với các ứng dụng đòi hỏi tốc độ cao.
Hi vọng bài viết trên có thể giúp bạn hiểu hơn về động cơ bước cùng cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng của nó, để từ đó biết cách chọn được một động cơ phù hợp với nhu cầu sử dụng. Để chọn mua được động cơ chính hãng, bảo đảm chất lượng và chuẩn thông số, hãy liên hệ với Bình Dương AEC để được tư vấn thêm về sản phẩm nhé!.
Bình Dương AEC – tư vấn các giải pháp miễn phí về tự động hóa. HOTLINE 0931.101.388
Địa chỉ văn phòng: 87-89 Khuất Duy Tiến, Thanh Xuân, Hà Nội
Địa chỉ xưởng sản xuất: Lô 25-D14, LK Geleximco, Hà Đông, Hà Nội
Fanpage: https://www.facebook.com/BinhDuongAECb
Email: info@binhduongaec.com.vn
