Động cơ Servo là loại động cơ mà trong cấu tạo có mạch phản hồi để xác định suất điện động được tạo ra và dựa vào đó để thay đổi thời gian đóng ngắt của trigger. Chính vì vậy động cơ này thường được dùng để truyền động trong máy CNC hệ kín.
Động cơ Servo ngày càng được sử dụng rộng rãi trong hệ thống máy CNC vì nó có nhiều ưu điểm sau:
- Cho phép đạt được tốc độ tùy ý (trong phạm vi điều khiển). - Việc điều khiển tốc độ dễ dàng.
- Kích thước và trọng lượng nhỏ so với động cơ cùng công suất.
- Không cần quạt gió làm mát vì lượng nhiệt tỏa ra rất nhỏ, có thể truyền qua vỏ.
- Phân loại động cơ Servo:
Theo chức năng thì động cơ Servo được phân thành 2 loại chính:
Động cơ dùng cho trục chính: loại động cơ này có công suất lớn từ vài trăm đến hàng ngàn KW.
Động cơ dùng cho điều khiển bàn máy: loại động cơ này có công suất nhỏ, độ nhạy cao.
Theo nguồn cung cấp thì động cơ Servo chia làm 2 loại:
AC Servo motor: dùng nguồn xoay chiều.
DC Servo motor: dùng nguồn một chiều.
* Cấu tạo
a. DC Servo motor
Đây là mặt cắt ngang của động cơ DC Servo có dòng kích từ bằng nam châm vĩnh cửu.
Chú thích
1.Vỏ động cơ.
2.Cuộn dây của stator. 3.Rotor.
4.Thanh dẫn.
Rotor là 1 ống trụ, làm bằng vật liệu không từ tính, trên bề mặt có đặt các thanh dẫn. Các thanh dẫn này được cấp điện bằng nguồn một chiều thông qua 4 chổi than. Với cấu tạo như vậy rotor của động cơ sẽ có khối lượng nhỏ, momen quán tính nhỏ do đó động cơ có thể dễ dàng tăng tốc, trì hoãn trong khoảng thời gian tương đối ngắn.
Stator của động cơ Servo có 2 dạng như sau:
Dạng 1: phần ứng không có rãnh để đặt cuộn dây, mà cuộn dây stator được bố trí lên bề mặt của rotor. Do cách bố trí như vậy sẽ làm cho khe hở không khí giữa cốt và lõi của phần ứng, từ đó làm tăng dòng kích cần thiết để tăng từ thông ra máy và đồng thời làm giảm điện kháng của cuộn dây phần ứng.
Dạng 2 (như hình vẽ): loại này ở vỏ động cơ có dòng điện kích từ chạy qua. Cho nên công suất điện năng tiêu hao nhỏ hơn loại động cơ kích từ bằng mạch ngoại lai và lượng nhiệt tỏa ra nhỏ. Đây là loại động cơ thường dùng trong máy công cụ CNC.
Bộ phận phản hồi Encoder: là một mạch điện tử và 1 đĩa mã. Đĩa mã được gắn trực tiếp lên trục động cơ. Đĩa mã có thể có từ 6 – 20 track, mỗi track tạo ra 1 bit nhị phân theo mã từ các lỗ trên đĩa mã.
b. AC Servo motor
Rotor của AC Servo motot cũng là một ống trụ làm bằng những vật liệu không từ tính. Bao ngoài rotor là các nam châm hình bán nguyệt, có tác dụng tạo ra từ trường. Nhờ đó mà làm cho rotor có khối lượng nhỏ, giảm momen quán tính và đáp ứng yêu cầu về tác động nhanh.
Stator của động cơ AC Servo motor không giống như stator của động cơ không đồng bộ mà các rãnh của stator trên AC Servo motor có dạng rãnh xoắn (như trục vít), để giúp cho AC Servo motor tạo ra từ trường quay và xoắn.
Ngoài ra AC Servo motor cũng có Encoder làm nhiệm vụ phản hồi những thông tin vận tốc, nhiệt độ của động cơ về trung tâm điều khiển.
AC Servo motor ngày càng được dùng rộng rãi trong hệ thống máy CNC. So với DC Servo motor thì AC Servo motor có ưu điểm là: không có chổi than vì vậy không gây nhiễu.
Một mức phát triển cao hơn là các động cơ Servo dòng một chiều, không dùng chổi điện, có cuộn dây stator ba pha và một rotor kích từ bằng nam châm vĩnh cửu.
Đây là sự kết hợp giữa ưu điểm của động cơ một chiều (dễ điều khiển, giá phải chăng) và động cơ xoay chiều (không cần bảo dưỡng).