1. Động cơ nam châm vĩnh cửu:
Nguyên lý làm việc của động cơ này là dựa vào tác động của một trường điện từ trên một mơmen điện từ, từc là tác động giữa một trường điện từ và một hoặc nhiều nam châm vĩnh cửu. Roto của động cơ tạo thành một hoặc nhiều cặp từ và mơmen điện từ của nam châm được dặt thẳng hàng trên từ trường quay do các cuộn dây tạo nên.
Xét cấu trúc của động cơ bước nam châm vĩnh cửu như:
Hình 2-8: Sơ đồ kết cấu của động cơ bước
Động cơ cĩ hai cuộn dây lắp ở hai cực của Stato, và một nam châm vĩnh cửu ở Roto. Khi kích thích một cuộn dây của Stato (đồng thời ngắt điện cuộn kia) sẽ tạo nên hai cực Bắc (North) và Nam (South) của nam châm. Roto sẽ thẳng đứng với hướng từ trường
Nếu ta cho dịng điện vào cuộn dây W1 thì vị trí 1 và 3 của Stato tương ứng sẽ là cực Nam và cực Bắc.
Giả sử trục của nam châm vĩnh cửu của Roto đang lệch với trục 1-3 một gĩc dưới tác dụng của lực hút do các cực trái dấu của nam châm sẽ sinh ra một lực quay Roto về vị trí 1, vị trí này gọi là vị trí cân bằng. Sau đĩ cho dịng điện I2 vào cuộn dây W2 (lúc này dịng điện ở cuộn W1 bị ngắt), thanh nam châm sẽ quay nhanh đến vị trí 2 một gĩc 900 nếu việc cấp điện liên tục và tuần tự vào cuộn dây W1, W2, W1, W2, …. Và đảo chiều dịng điện sau mỗi bước, thanh nam châm sẽ quay thành những vịng trịn, từ một phần tư vịng trịn đến một phần tư vịng trịn khác. ăn h à i g h ro n ặt be ùc độn bư
C
Các cuộn dây của Stato gọi là các pha. Động cơ bước cĩ thể cĩ nhiều pha: 2, 3, 4, 5 pha, nĩ được cấp điện cuộn này sang cuộn khác với việc đảo chiều dịng điện sau mỗi bước quay. Chiều các động cơ phụ thuộc vào thứ tự cung cấp điện cho các cuộn dây và hướng của từ trường.
2. Động cơ bước từ trở thay đổi:
Nguyên lý làm việc của động cơ bước từ trở thay đổi dựa trên cơ sở định luật cảm ứng điện từ, tức là dựa trên sự tác động giữa một trường điện từ và một Roto cĩ từ trở thay đổi theo gĩc quay.
Cấu trúc tiêu biểu của động cơ bước cĩ từ trở thay đổi
Hình 2-9: Động cơ bước ba pha từ trở thay đổi
Roto động cơ điện được chế tạo bằng vật liệu dẫn từ, trên bề mặt Roto thường cĩ nhiều răng. Mỗi răng của Roto hoặc của Stato gọi là một cực. Trên hai cực đối diện được mắc nối tiếp hai cuộn dây (ví dụ như cuộn dây AA') tạo thành một phần của động cơ. Như vậy động cơ như hình vẽ cĩ ba pha A, B, C, từ trở thay đổi theo gĩc quay của răng. Khi các răng của Roto đứng thẳng hàng với các cực của Stato, từ trở ở đĩ sẽ nhỏ nhất. Nếu ta cho dịng điện chạy vào cuộn dây BB' nĩ sẽ tạo nên từ trường kéo cực gần nĩ nhất của roto và làm Roto quay một gĩc 300 theo chiều ngược chiều kim đồng hồ. Nếu dịng điện được đưa vào cuộn dây CC', Roto lại tiếp tục quay một gĩc 300 nữa … Các cuộn dây AA', BB', CC' gọi là các pha.
Hướng quay của động cơ khơng phụ thuộc vào chiều của dịng điện mà phụ thuộc vào thứ tự cấp điện cho cuộn dây. Nhiệm vụ này do các mạch logic trong bộ chuyển phát thực hiện. Với cách thay đổi thứ tự hoặc thay đổi cách kích thích các cuộn dây ta cũng làm thay đổi các vị trí gĩc quay.
Động cơ bước cĩ từ trở thay đổi cĩ chuyển động êm, số bước lớn và tần số làm việc cũng khá lớn (từ 2 đến 5 Khz).
Một số cơng thức tính cho động cơ bước từ trở thay đổi:
b -6 h Hì g ớ b từ 1
C Nr : Số răng roto Nr : Số răng roto Ns : Số răng stato Np : Số pha Pr : Gĩc độ răng roto s : Gĩc bước Rs : Giá trị bước
X = Ns/Np : số răng stato cho một pha
- Gĩc độ răng giữa hai răng kề nhau được xác định như sau :
Nr 0 369 Pr ; Pr 3600 Ps
- Gĩc bước được xác định bởi biểu thức : Np Nr s . 3600 (độ / bước) - Giá trị bước s Rs 360
- Nếu tần số xung là f thì tốc độ Roto là:
6. . 60 69 s Nr Np f Rs f (vịng / phút) - Số răng Roto cho một pha:
1 Np Nr X 3. Động cơ hổn hợp:
Động cơ hổn hợp là sự kết hợp nguyên tắt làm việc của động cơ cĩ bước nam châm vĩnh cửu và động cơ bước cĩ từ trở thay đổi nhằm cĩ được đặt tính tốt nhất của hai loại kể trên là momen lớn và số bước lớn.
Hình 2-10: sơ đồ động cơ bước hổn hợp
Động cơ gồm hai nửa Roto (1) và (2). Nửa(1) cĩ nhiều răng trên Roto, nửa (2) là nam châm vĩnh cửu. Do đĩ cĩ sự kết hợp giữa hai phần nên
1 2 2
C
tạo ra sự kích thích roto mạnh hơn. Động cơ loại này cĩ số bước đạt đến 400 bước, nhưng giá thành đắt.
4. Động cơ nhiều Stato:
Hình 2-11: sơ đồ động cơ nhiều stato
Động cơ gồm nhiều stato trên cùng một trục. Nếu ta dịch chuyển stato đi một gĩc đồng thời giữ Roto thẳng hàng hoặc ngược lại cĩ bước rất nhỏ. Khi cung cấp điện cho stato một cách liên tục, ta sẽ cĩ một động cơ (quay liên tục), đặc tính của nĩ khơng tốt bằng động cơ cĩ từ trở thay đội.
