Động cơ bước được phân thành ba loại chủ yếu sau :
1. Động cơ nam châm vĩnh cửu : Hay cịn gọi là động cơ bước kiểu tác dụng và thường được chế tạo cĩ cực mĩng. Động cơ này cĩ gĩc bước thay đổi từ 60÷ 450 trong chế độ điều khiển bước đủ, mơmen hãm từ 0,5 ÷ 25 Ncm, tần số khởi động lớn nhất là 0,5 và tần số làm việc lớn nhất ở chế độ khơng tải là 5 Khz.
Hình 2-1: Cấu tạo động cơ bước vĩnh cửu
1 và 2) Hai nửa Stator cĩ dạng cực mĩng được từ hĩa với cực N và S xen kẻ nhau; 3) Hai cuộn stato (một cuộn điều khiển đơn cực và một cuộn điều khiển lưỡng cực) được đặt ở bên trong hai nửa stator; 4)Rotor nam châm vĩnh cửu cĩ các cực từ xen kẻ.
2. Động cơ bước cĩ từ trở thay đổi : Hay cịn gọi là động cơ phản kháng. Kiểu động cơ này cĩ gĩc nằm trong giới hạn từ 1,80 ÷ 300 trong chế độ điều khiển bước đủ, mơmen hãm từ 1÷ 50 Ncm, tần số khởi động lớn nhất là 1 Khz, và tần số làm việc lớn nhất trong điều kiện khơng tải là 20 Khz. Stato được chế tạo thành dạng răng với bước cực βs. Cuộn dây pha (2) được quấn trên 2 hoặc 4 răng đối xứng nhau, roto của động cơ cũng được chế tạo thành dạng răng cĩ bước cực βr.
Hình 2-2 :Cấu tạo động cơ bước cĩ từ trở thay đổi
1) Stato được chế tạo thành dạng răng; 2) Cuộn dây pha; 3) Roto cĩ từ trữ thay đổi được chế tạo thành dạng răng. thay đổi được chế tạo thành dạng răng.
3. Động cơ bước hổn hợp :
Hay cịn gọi là động cơ bước cảm ứng, cĩ gĩc bước thay đổi trong khoảng 0,36 - 150 trong chế độ bước đủ, mơmen hãm từ 3 - 1000 Ncm, tần số khởi động lớn nhất là 40 khz. Trong các loại động cơ bước kể trên thì động cơ bước hổn hợp được sử dụng nhiều hơn cả. Vì loại động cơ này kết hợp các ưu điểm của hai loại động cơ trên đĩ là: Động cơ nam châm vĩnh Cửu với dạng cực mĩng, và động cơ cĩ từ trở thay đổi.
Cấu tạo của động cơ bước thay đổi hổn hợp là sự kết hợp giữa động cơ bước nam châm vĩnh cữu và động cơ bước cĩ từ trở thay đổi. Phần Stato được cấu tạo hồn tồn giống Stator của động cơ bước cĩ từ trở thay đổi. Trên các cực của Stato được đặt các cuộn dây pha, mỗi cuộn dây pha được quấn thành 4 cuộn dây (h.2-3) hoặc được quấn thành 2 cuộn dây (h.2-4) đặt xen kẻ nhau để hình thành lên các cực N và S đồng thời đối diện với mỗi cực của bối dây là răng của Roto và cũng được đặt xen kẽ giữa hai vành răng số 3 của Roto.
♦ Động cơ hổn hợp cũng được chế tạo với 2, 4 và 5 pha, động cơ 2 và 4 pha thường cho gĩc bước từ αs = 0,90 - 150 cị động cơ 5 pha thường cĩ cĩ gĩc bước từ αs = 0,180 - 0,270 .
♦ Bước răng của Roto được xác định bằng biểu thức sau:
Zr Zr r 0 360 2 = = π β
Trong đĩ: Zr là số răng của Roto
C
♦ Gĩc bước của động cơ là tỷ số giữa bước răng βr và số pha m của động cơ khi cuộn dây được điều khiển lưỡng cực :
m r
s
β α =
♦ Động cơ hổn hợp cĩ tần số bước và độ phân giải cao, cĩ mơmen quay và mơmen hãm lớn.
♦ Trong chế tạo động cơ bước ngồi ba loại chính kể trên, để cĩ gĩc bước thay rất nhỏ người ta cịn chế tạo động cơ bước từ trở thay đổi cĩ nhiều tầng, kết cấu của loại này được trình bày ở hình .
♦ Loại động cơ này thường được chế tạo 2, 3, 4 tầng trình bầy kết cấu của động cơ bước từ trở thay đổi cĩ ba tầng. Trong mỗi tầng số răng của Stato và Roto giống nhau. Vị trí răng của 3 Stato được đặt giống nhau và được cố định trên trục
Roto, nhưng vị trí răng của 3 Stato được đặt lệch nhau 1/3 bước răng. ♦ Gĩc lệch giữa hai tầng kề nhau được
xác định bằng biểu thức sau: Zrm m r 3600 = = β φ C Trang Quá trình điều khiển bước đủ.
1) Hai pha điều khiển lưỡng cực 2) Stator dạng răng.
3) Cuộn dây pha điều khiển lưỡng cực. 4) Hai vành răng ngồi của rotor. Nam
Nếu Roto cĩ Zr = 12 răng thì gĩc lệch nhau giữa hai tầng kề nhau là 100
♦ Khi cĩ một xung dịng điện điều khiển đặt vào tầng 1 thì răng của Roto và Stato đối đỉnh nhau (vì từ thơng chỉ khép kín tại vị trí cĩ từ trở nhỏ nhất). Lúc này răng của Roto và Stato ở tầng 2 lệch nhau 1 gĩc là 100, cịn răng của Roto và Stato ở tầng 3 lệch nhau là 200. Cắt xung dịng điện điều khiển vào tầng 1 và các xung dịng điện điều khiển vào tầng thì Roto của tầng 2 quay một gĩc 100để đỉnh răng của Roto trùng với đỉnh răng của stato ở tầng 2, lúc này răng của Roto và Stato của tầng 3 lệch nhau một gĩc là 100 so với tầng 2. Quá trình điều khiển tiếp tục cho tới khi trở lại tầng 1. Cuối cùng ta cĩ quá trình điều khiển theo trình tự 1-2-3-1
tốc của động cơ tỷ lệ với tần số xung, và được xác định bằng số bước/giây (second). Tính năng làm việc của động cơ bước được đặt trưng bởi bước (second). Tính năng làm việc của động cơ bước được đặt trưng bởi bước được thực hiện, đặt tính gĩc (quan hệ của mơmen điện từ theo gốc giữa trục của Roto và trục của từ trường tổng), tần số xung giới hạn sao cho các quá trình quá độ, khi hồn thành một bước cĩ thể tắt đi trước khi bắt đầu bước tiếp theo. Tính năng mở máy của động cơ, được đặt trưng bởi tần số xung cực đại cĩ thể mở máy mà khơng làm cho Roto mất đồng bộ (bỏ bước). Tuỳ theo kết cấu của từng loại động cơ, mà tần số động cơ cĩ thể tiếp nhận được từ 10 đến 10.000 Khz.
♦ Bước của động cơ (giá trị của gĩc giữa hai vị trí ổn định kề nhau của Roto) càng nhỏ thì độ chính xác trong điều khiển càng cao. Bước của động cơ phụ thuộc vào số cuộn dây phần ứng, số cực của Stato, số răng của Roto và phương pháp điều khiển bước đủ hoặc điều khiển nữa bước. Tùy theo yêu cầu về độ chính xác và kết cấu của động cơ, mà bước của động cơ thay đổi trong giới hạn từ 1800 - 0,180. Trong đĩ: động cơ bước nam châm vĩnh cửu dạng cực mĩng và cĩ từ trở thay đổi từ 60 - 450, động cơ bước cĩ từ trở thay đổi cĩ gĩc bước nằm trong giới hạn từ: 1,80- 300, và động cơ bước hỗn hợp cĩ gĩc bước thay đổi trong khoảng 0,360 - 150. Các giá trị gĩc của các loại động cơ kể trên được tính trong chế độ điều khiển bước đủ.
♦ Chiều quay của động cơ bước khơng phụ thuộc vào chiều dịng điện chạy trong các cuộn dây phần ứng, mà phụ thuộc vào thứ tự cuộn dây phần ứng được cấp xung điều khiển. Nhiệm vụ này do bộ chuyển phát thực hiện.
♦ Số cuộn dây phần ứng (hay cị gọi là cuộn dây pha) của động cơ bước được chế tạo từ 2 - 5 cuộn dây pha (hay cịn gọi là bối dây) và được đặt đối diện nhau trong các rãnh ở Stato. Đối với cuộn dây phải cĩ hai cuộn dây thì chỉ dùng cho điều khiển lưỡng cực (cuộn dây cĩ cực tính thay đổi), với 4 cuộn dây cĩ thể dùng cho cả hai chế độ điều khiển lưỡng cực và điều khiển đơn cực.