* Động cơ bước nam chõm vĩnh cửu
Là loại động cơ bước cú rụto được kớch thớch ( cú dõy quấn kớch thớch
Động cơ được cấu tạo với stato cú dạng hỡnh múng được từ hoỏ với cực N và S xen kẽ nhau; rụto thường khụng cú răng, được từ hoỏ vĩnh cửu vuụng gúc với trục (ngang trục).Loại động cơ này cú gúc bước trong khoảng 60 ữ 450, tốc độ chậm nhưng cú mụmen khỏ lớn. Hỡnh 2.2 mụ tả sơ đồ cấu tạo của động cơ bước nam chõm vĩnh cửu với m = 4 và 2p = 2
Hỡnh 2.32. Động cơ bước nam chõm vĩnh cửu
Trờn phương diện dũng điện điều khiển, động cơ bước nam chõm vĩnh
cửu cú thể phõn làm 2 loại : động cơ đơn cực ( điều khiển bằn dũng điện đơn cực) và động cơ lưỡng cực ( điều khiển bằn dũng điện lưỡng cực ). Hỡnh 2.33 và 2.34 vẽ biểu kiến cấu tạo động cơ nam chõm vĩnh cửu loại đơn cực và lưỡng cực.
Hỡnh 2.33. Động cơ bước nam chõm vĩnh cửu 4 pha kiểu đơn cực. Bốn
cuộn dõy
pha đụi một trực giao và đụi một quấn kộp lồng vào nhau, mỗi cuộn quấn thành 2 phần ở vị trớ xuyờn tõm đối trờn stato
Hỡnh 2.34. Động cơ bước nam chõm vĩnh cửu 2 pha kiểu lưỡng cực.
Hai cuộn dõypha đối xứng, vuụng gúc với nhau và được quấn thành 2 phần ở vị trớ xuyờn tõm đối trờn stato
* Động cơ bước cú từ trở thay đổi
Cũn gọi là động cơ phản khỏng. Cả stato và rụto đều cú răng. Rụto được
làm bằng vật liệu dẫn từ (sắt non) cú từ trở thay đổi theo gúc quay. Mỗi răng của stato và rụto gọi là một cực. Mỗi pha trờn stato được quấn thành 2 cuộn nối tiếp nhau ở vị trớ xuyờn tõm trờn stato, thậm chớ thành 4 cuộn đụi một trực giao (Hỡnh 2.35)
Hỡnh 2.35. Động cơ bước cú từ trở thay đổi.
Động cơ vẽ trờn hỡnh 2.32 cú gúc bước là 150, vỡ cú số pha là 3 và số răng rụto là 8. Gúc bước của động cơ loại này thường là từ 1,80 ữ300. Chiều quay của động cơ khụng phụ thuộc vào chiều của dũng điện mà chỉ phụ thuộc vào thứ tự cấp điện trong cỏc cuộn dõy. Gọi NR là số răng của rụto, Np là số pha của stato, gúc bước của động cơ được tớnh theo cụng thức: α = P R N N . 3600
* Động cơ bước kiểu hỗn hợp
Về cấu tạo, nú kết hợp cả hai loại động cơ trờn. Về tớnh chất nú phỏt huy được cỏc ưu điểm của cả hai loại động cơ nam chõm vĩnh cửu và động cơ phản khỏng: cú mụmen hóm ( khi ngắt điện), cú mụmen giữ và mụmen quay lớn, hoạt động với tốc độ cao và cú số bước lớn ( gúc bước trong khoảng từ
Hỡnh 2.36. Động cơ bước kiểu hỗn hợp. 2.7.3.3. Nguyờn lý hoạt động
Rụto của động cơ bước (khụng cú cuộn dõy khởi động) được khởi động bằng phương phỏp tần số; rụto của động cơ bước cú thể được kớch thớch ( rụto tớch cực) hoặc khụng nhận được kớch thớch (rụto thụ động )
Hỡnh 2.37. Sơ đồ nguyờn lý động cơ bước m pha với rụto 2 cực
và cỏc lực điện từ khi điều khiển bằng xung 2 cực.
Xung điện ỏp cấp cho m cuộn dõy cú thể là xung một cực (hỡnh 2.38a) hoặc xung hai cực ( hỡnh 2.38b)
Chuyển mạch điện tử cú thể cung cấp điện ỏp điều khiển cho cỏc cuộn dõy stato theo từng cuộn dõy riờng lẻ hoặc theo từng nhúm cuộn dõy. Trị số và chiều của lực điện từ tổng F của động cơ và do đú vị trớ của rụto trong khụng gian hoàn toàn phụ thuộc và phương phỏp cung cấp điện cho cỏc cuộn dõy. Cỏc cuộn dõy của động cơ trờn hỡnh 2.37 được cấp điện cho từng cuộn dõy riờng lẻ theo thứ tự 1,2,3,…m, bởi xung một cực, thỡ rụto của động cơ cú m vị trớ ổn định trựng với trục của cỏc cuộn dõy ( hỡnh 2.37a)
Để tăng cường lực điện từ tổng của stato và do đú tăng từ thụng và mụmen đồng bộ, người ta thường cấp điện đồng thời cho hai, ba hoặc nhiều cuộn dõy. Lỳc đú rụto của động cơ bước sẽ cú vị trớ cõn bằng (ổn định) trựng với vectơ lực điện từ tổng F. Đồng thời lực điện từ tổng F cũng cú giỏ trị lớn hơn lực điện từ thành phần của cỏc cuộn dõy stato (hỡnh 2.37b; hỡnh 2.37c) Trờn hỡnh 2.37b vẽ lực điện từ tổng F khi cung cấp điện đồng thời cho một số chẵn cuộn dõy (2 cuộn dõy). Lực điện từ tổng F cú trị số lớn hơn và nằm ở vị trớ chớnh giữa hai trục của hai cuộn dõy. Trờn hỡnh 2.37c vẽ lực điện từ tổng F khi cung cấp điện đồng thời cho một số lẻ cuộn dõy (3 cuộn dõy). Lực điện từ tổng F nằm trựng với trục của một cuộn dõy nhưng cú trị số lớn hơn. Trong cả hai trường hợp rụto của động cơ bước sẽ cú m vị trớ cõn bằng. Gúc xờ dịch giữa 2 vị trớ liờn tiếp là
m
π 2
Nếu cấp điện theo thứ tự một số chẵn cuộn dõy, rồi một số lẻ cuộn dõy ( số cuộn dõy được cấp điện thay đổi từ chẵn sang lẻ rồi từ lẻ sang chẵn) thỡ số vị trớ cõn bằng của rụto sẽ tăng lờn gấp đụi là 2m, độ lớn của một bước sẽ giảm đi bằng
m
π
. Trường hợp này là điều khiển khụng đối xứng (điều khiển nửa bước).
Nếu số lượng cuộn dõy được điều khiển luụn luụn khụng đổi thỡ thỡ rụto cú m vị trớ cõn bằng và được gọi là điều khiển đối xứng (điều khiển cả bước).
Tổng quỏt số bước quay của rụto trong khoảng 0 ữ 3600 là : K = m.n1.n2.p
Trong đú:
● m : số pha ( số cuộn dõy điều khiển trờn stato) ● p: số đụi cực của rụto
● n1: hệ số; n1 = 1 ứng với điều khiển đối xứng n1 = 2 ứng với điều khiển khụng đối xứng
● n2 : hệ số; n2 = 1 điều khiển bằng xung một cực n2 = 2 điều khiển bằng xung hai cực Bước quay của rụto trong khụng gian là α =
K
0 360
Kết luận: Như vậy qua cỏc loại động cơ điện nờu ở trờn, từ cỏc ưu nhược
điểm của từng loại, trong mụ hỡnh sử dụng loại động cơ điện 1 chiều cú chổi than, kớch từ bằng nam chõm vĩnh cửu, làm nguồn động lực chớnh.