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 .
C
Quá trình điều khiển bước đủ.
Hình 2-4: Cấu tạo động c
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
♦ 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
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 100 để 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 q trình điều khiển theo trình tự 1-2-3-1