Để tăng số bước của động cơ (tăng độ phân giải về góc), theo công thức (1), cần phải tăng số lượng cuộn dây pha m và tăng số cặp cực p.
Việc tăng số lượng bối dây m trên stato gặp nhiều khó khăn do hạn chế về kích thước của stato và những trở ngại khi đặt các bôbin dây quấn vào các rãnh nửa hở của stato, đồng thời khi số pha m lớn thì mạch điều khiển cũng sẽ phức tạp hơn. Do đó người ta thường làm các động cơ bước với số lượng pha m đủ nhỏ, là 2 pha, 4 pha và 5 pha; trong đó thông dụng nhất là 2 pha và 4 pha.
Việc tăng số bước của động cơ cuối cùng được giải quyết bằng việc tăng số lượng cặp cực rôto. Rôto động cơ bước tạo thành nhiều cặp cực được chế tạo từ vật liệu kỹ thuật đặc biệt có độ từ hoá cao và chịu được mômen tải lớn, vì chính rôto là bộ phận chịu tải trọng cơ khí thông qua trục của nó.
Người ta thường chế tạo các động cơ bước có các góc bước trong khoảng từ 0,450 ÷ 150 tuỳ theo mục đích sử dụng. Trong đó thông dụng nhất trên thị trường hiện nay là loại động cơ bước có góc bước 1,80 (ứng với 200 bước trong một vòng quay 3600).
Xét về cấu tạo, động cơ bước có ba loại chính:
- Động cơ bước có rôto được kích thích (có dây quấn kích thích hoặc kích thích bằng nam châm vĩnh cửu).
- Động cơ bước có rôto không kích thích (động cơ kiểu phản ứng và động cơ kiểu phản kháng).
3.3.1 Động cơ bước nam châm vĩnh cửu
Thường được cấu tạo với stato có dạng hình móng được từ hoá với cực N và S xen kẽ nhau; rôto thường không có răng, được từ hoá vĩnh cửu vuông góc với trục (ngang trục). Loại động cơ này có góc bước trong khoảng 60 ÷ 450, tốc độ chậm nhưng có mômen khá lớn.
Sơ đồ cấu tạo của động cơ bước nam châm vĩnh cửu với m = 4 và 2p = 2;
3.3.2 Động cơ bước có từ trở thay đổi
Còn gọi là động cơ phản kháng. Cả stato và rôto đều có răng. Rôto được làm bằng vật liệu dẫn từ (sắt non) có từ trở thay đổi theo góc quay. Mỗi răng của stato và rôto gọi là một cực. Mỗi pha trên stato được quấn
thành hai cuộn nối tiếp nhau ở vị trí xuyên tâm đối trên stato, thậm chí thành 4 cuộn đôi một trực giao.
Gọi NR là số răng của rôto, NP là số pha của stato, góc bước của động cơ được tính theo công thức: P R N N . 3600 = α (6)
Động cơ vẽ hình bên có góc bước là 150, vì có số pha là 3 và số răng rôto là 8. Góc bước của động cơ loại này thường từ 1,80 ÷ 300.
Chiều quay của động cơ không phụ thuộc vào chiều của dòng điện mà chỉ phụ thuộc vào thứ tự cấp điện trong các cuộn dây. Do đó trong đó công thứcK =m.n1.n2.p thì n1 = 1, đối với loại động cơ này.
Nhìn chung loại động cơ này có số bước lớn, tần số làm việc khá cao và chuyển động êm nhưng mômen đồng bộ nhỏ.
Về cấu tạo, nó kết hợp cả hai loại động cơ trên. Về tính chất, nó phát huy được các ưu điểm của cả động cơ nam châm vĩnh cửu và động cơ phản kháng: có mômen hãm (khi ngắt điện), có mômen giữ và mômen quay lớn, hoạt động với tốc độ cao và có số bước lớn (góc bước trong khoảng từ 0,450 ÷ 50).
Hình bên vẽ cấu tạo động cơ hỗn hợp có góc bước là 1,80.
Hiện nay trên thị trường có mặt chủ yếu là động cơ loại này với cấu tạo 2 pha hoặc 4 pha, góc bước 1,80.
Trên phương diện dòng điện điều khiển, động cơ nam châm vĩnh cửu có thể phân làm hai loại: động cơ đơn cực (điều khiển bằng dòng điện đơn cực) và động cơ lưỡng cực (điều khiển bằng dòng điện lưỡng cực). Về số lượng pha trên stato, động cơ bước được phân thành loại 2 pha, 4 pha và nhiều pha.
Dưới đây vẽ biểu kiến cấu tạo động cơ nam châm vĩnh cửu loại đơn cực và lưỡng cực.
Động cơ bước nam châm vĩnh cửu 2 pha kiểu lưỡng cực.
Hai cuộn dây pha đối xứng, vuông góc với nhau và được quấn thành hai phần ở vị trí xuyên tâm đối trên stato.
Bốn cuộn dây pha đôi một trực giao và đôi một quấn kép lồng vào nhau, mỗi cuộn quấn thành hai phần ở vị trí xuyên tâm đối trên stato.
3.3.4 Động cơ bước hoạt động bằng khí nén
Động cơ này gồm 1 động cơ, cặp bánh răng ăn khớp trong và một đĩa mã hóa gia lượng incorder. Một driver dành cho động cơ bước này để điều khiển chuyển động.
Chúng ta có thể sử dụng vòng điều khiển cả kín và hở.
