Động cơ Step hay còn gọi là động cơ bước, đây là một loại động cơ chạy bằng điện khác biệt với đa số các loại động cơ thông thường. Loại động cơ này có bản chất là dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hay chuyển động của rotor có khả năng cố định rotor vào các vị trí phù hợp.
- Cấu tạo:
Cấu tạo của động cơ bước (step) bao gồm các bộ phận như: stato, rotor (nam châm vĩnh cửu). Trong đó;
Bộ phận rotor: là một dãy các nam châm vĩnh cửu được xếp chồng lên nhau một cách tỉ mỉ. Tại các lá nam châm là các cặp cực xếp đối xứng nhau một cách đều đặn.
Bộ phận stato: Được tạo bằng sức từ và chia thành các rãnh để đặt cuộn dây
Hình 2. 14 cấu tạo động cơ bước
- Phân loại:
Hiện nay có rất nhiều loại động cơ bước, tuy nhiên dựa vào các cách phân loại mà ta chia động cơ bước thành nhiều loại như:
Động cơ Step theo số pha động cơ:
Động cơ Step 2 pha tương ứng với góc bước 1.8 độ Động cơ bước 3 pha tương ứng với góc bước 1.2 độ Động cơ bước 5 pha tương ứng với góc bước 0.72 độ
Động cơ Step theo rotor:
Động cơ rotor được tác dụng bằng dây quấn nam châm vĩnh cửu
Động cơ thay đổi từ trở (loại động cơ này có sự đặc biệt là bộ phận rotor động cơ không được tác động nhưng có phần tử cảm ứng)
Động cơ Step theo cực Động cơ đơn cực Động cơ lưỡng cực
- Nguyên lí làm việc:
Khác với các loại động cơ khác trên thị trường là quay theo cơ chế truyền thống, động cơ bước (step) quay theo từng bước một nên đảm bảo được độ chính xác về mặt điều khiển học.
Nguyên lý hoạt động của động cơ bước Step chủ yếu là nhờ các bộ chuyển mạch điện tử. Khi đó các mạch điện tử sẽ đưa các tín hiệu của lệnh điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần số nhất định.
Tổng số lần chuyển mạch sẽ tương ứng với tổng số góc quay của rotor. Đồng thời chiều quay và tốc độ quay của rotor thì phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đồ của mạch.
- Ưu điểm và nhược điểm của động cơ bước: Ưu điểm:
Khả năng cung cấp moment xoắn cực lớn ở dải vận tốc thấp và trung bình
Động cơ bước cho hoạt động bền bỉ với thời gian Giá thành loại động cơ này thấp, phải chăng Thay thế hay bảo trì động cơ dễ dàng
Nhược điểm:
Động cơ Step có nguồn lực từ yếu, nguồn cấp điện vào không đủ nên việc sử dụng động cơ bước rất hay bị trượt bước. Cũng chính vì điều này mà đối với ngành công nghiệp động cơ step không được dùng ở các công nghệ đòi hỏi tốc độ cao.
Trong quá trình hoạt động động cơ Step thường gây ra tiếng ồn và có hiện tượng nóng dần. Tuy nhiên hiện nay các loại động cơ step đã gần khắc phục được điều này mà thay vào đó là động cơ cho hoạt động khá êm và độ nóng cũng giảm.
- Ứng dụng:
Hiện nay người ta thường áp dụng động cơ bước (step) trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số là chủ yếu. Nó cũng được thực hiện bởi các lệnh mã hóa dưới dạng số.
Bên cạnh đó động cơ Step còn được ứng dụng trong ngành tự động hóa như: máy cắt plasma CNC, máy cắt cnc,.. các loại cần sự chính xác cao.
Mặt khác, động cơ bước (step) cũng được sử dụng cho các loại ổ đĩa cứng, ổ đĩa mềm, máy in,...
=> Kết luận: qua những phân tích ở trên động cơ được lựa chọn là động cơ servo vì bài toán đạt ra cần yêu cầu điều khiển vị trí chính xác cũng như dễ dàng thiết lập và điều khiển. Bên cạnh đó động cơ còn giúp kiểm soát tốc độ chính xác, đảm bảo quá trình vận hành được ổn định. Hiện nay giá thành của động cơ Servo DC rẻ hơn so với các loại động cơ khác.
Động cơ lựa chọn: Động Cơ Servo MG995
Hình 2. 15 Động cơ servo MG995
Thông số kĩ thuật:
Kích thước: 40 x 19 x 43 mm
Điện áp làm việc: 4.8 V - 7.2 V
Góc quay Động cơ servo Futaba: 180độ
Sức kéo tại áp 4.8V : 13kg/cm
Sức kéo tại áp 6.0V : 15kg/cm
Tốc độ vận hành 4.8V :0.17 sec / 60độ