MỘT

Có ba loại động cơ bước chính được sử dụng trong tự động hóa công nghiệp:

1. Động cơ bước nam châm vĩnh cửu (PM)

• Cấu trúc đơn giản

• Chi phí thấp

• Độ chính xác vừa phải

2. Động cơ bước biến từ trở (VR)

• Không có nam châm vĩnh cửu

• Tốc độ bước cao

• Công suất mô-men xoắn thấp hơn

3. Động cơ bước lai (Phổ biến nhất)

• Kết hợp công nghệ PM và VR

• mô-men xoắn cao

• Độ chính xác cao (góc bước 0,9° và 1,8°)

• Được sử dụng rộng rãi trong máy CNC, robot, thiết bị y tế và thiết bị AGV

Trong các ứng dụng công nghiệp hiện đại, động cơ bước lai là loại được sử dụng rộng rãi nhất do hiệu suất và độ tin cậy của chúng.

MỘT

Tốc độ của động cơ bước phụ thuộc vào tần số trình điều khiển, điều kiện tải và thiết kế động cơ.

Phạm vi RPM điển hình:

• 0–300 vòng/phút → Mô-men xoắn cao và định vị ổn định

• 300–1000 vòng/phút → Vận hành công nghiệp tiêu chuẩn

• Lên tới 2000 vòng/phút hoặc cao hơn → Với trình điều khiển điện áp cao và tải nhẹ

Hầu hết các động cơ bước hoạt động tốt nhất trong khoảng 100–600 vòng/phút , trong đó mô-men xoắn và độ ổn định được cân bằng.

Không giống như động cơ servo, động cơ bước được tối ưu hóa cho:

• Định vị chính xác

• Ứng dụng tốc độ thấp đến trung bình

• Mô-men xoắn giữ cao ở tốc độ bằng không

MỘT

Động cơ bước thường yêu cầu điện áp định mức 2V đến 5V mỗi pha , nhưng trong các ứng dụng công nghiệp thực tế, điện áp cung cấp cho trình điều khiển thường là 12V, 24V hoặc 48V DC.

Điều quan trọng là phải hiểu:

• Điện áp định mức được in trên động cơ dựa trên điện trở cuộn dây.

• Điện áp hoạt động thực tế phụ thuộc vào trình điều khiển bước.

• Điện áp cung cấp cao hơn (như 24V hoặc 48V) cải thiện:

  • Hiệu suất tốc độ cao

  • Mô-men xoắn đầu ra ở tốc độ RPM cao hơn

  • Khả năng tăng tốc

Đối với máy CNC, máy in 3D, robot và hệ thống AGV, hệ thống động cơ bước 24V và 48V là phổ biến nhất.

MỘT

Không có tùy chọn tuyệt đối 'tốt hơn'—nó phụ thuộc vào ứng dụng:

• Động cơ bước tốt hơn cho việc định vị chi phí thấp, tốc độ vừa phải, độ chính xác cao mà không có phản hồi.

• Động cơ servo tốt hơn cho các ứng dụng tốc độ cao, hiệu suất cao và vòng kín yêu cầu hiệu suất động.

Đối với các hệ thống định vị đơn giản, động cơ bước thường tiết kiệm hơn. Đối với các hệ thống tự động hóa đòi hỏi khắt khe, động cơ servo mang lại hiệu suất vượt trội.

A Tuổi thọ thông thường của động cơ bước dao động từ 10.000 đến 20.000 giờ hoạt động , tùy thuộc vào tải trọng, nhiệt độ, môi trường và chất lượng vòng bi. Với việc bảo trì thích hợp và định cỡ chính xác, động cơ bước cấp công nghiệp có thể tồn tại trong nhiều năm.

MỘT

Thuận lợi:

• Độ chính xác định vị cao

• Điều khiển vòng hở đơn giản

• Mô-men xoắn tốc độ thấp tốt

• Tiết kiệm chi phí

• Độ tin cậy cao

Nhược điểm:

• Hiệu suất thấp hơn so với động cơ servo

• Có thể mất bước khi quá tải

• Không lý tưởng cho hoạt động liên tục tốc độ cao

• Tạo nhiệt ở trạng thái dừng

MỘT

Dưới đây là 10 ứng dụng động cơ bước phổ biến:

1. máy CNC

2. máy in 3D

3. Máy cắt laze

4. Người máy

5. Máy bơm y tế

6. Máy đóng gói

7. Máy dệt

8. Máy in và máy quét

9. Hệ thống camera pan-tilt

10. Hệ thống kiểm tra tự động

Những ứng dụng này yêu cầu điều khiển chuyển động chính xác và độ lặp lại.

A Động cơ bước là thiết bị truyền động , không phải là cảm biến.
Nó chuyển đổi năng lượng điện thành chuyển động cơ học. Cảm biến phát hiện tín hiệu, trong khi bộ truyền động tạo ra chuyển động. Động cơ bước tạo ra chuyển động quay chính xác để đáp ứng với các xung điện.

MỘT

Một động cơ bước được cung cấp bởi:

• Một nguồn điện DC

• Trình điều khiển động cơ bước

• Bộ điều khiển (chẳng hạn như PLC hoặc vi điều khiển)

Bộ điều khiển gửi tín hiệu xung đến bộ điều khiển và bộ điều khiển điều chỉnh dòng điện đến cuộn dây động cơ.

MỘT

Động cơ bước được sử dụng tốt nhất cho:

• Định vị chính xác

• Ứng dụng mô-men xoắn tốc độ thấp

• Điều khiển chuyển động lặp lại

• Hệ thống điều khiển vòng hở

Chúng thường được sử dụng trong máy CNC, máy in 3D, robot và thiết bị tự động hóa.

MỘT

Sự khác biệt chính giữa động cơ bước và động cơ thông thường (như động cơ cảm ứng hoặc động cơ DC có chổi than) là kiểu điều khiển và chuyển động:

• Động cơ bước : Di chuyển theo từng bước riêng biệt với khả năng điều khiển vị trí chính xác.

• Động cơ thông thường : Quay liên tục khi có điện.

• Động cơ bước là lý tưởng cho nhiệm vụ định vị.

• Động cơ thông thường sẽ tốt hơn khi quay tốc độ cao liên tục.

Động cơ bước không phải lúc nào cũng yêu cầu hệ thống phản hồi, trong khi động cơ thông thường thường cần bộ mã hóa để điều khiển chính xác.

A Động cơ bước thường được cấp nguồn bằng điện áp DC , nhưng nó hoạt động bằng cách sử dụng tín hiệu DC xung do trình điều khiển tạo ra. Bộ điều khiển chuyển mạch điện tử dòng điện trong cuộn dây để tạo ra từ trường xen kẽ. Vì vậy, về mặt kỹ thuật, nó là động cơ chạy bằng DC có chuyển mạch được điều khiển , không phải động cơ AC truyền thống.

A Nguyên lý làm việc của động cơ bước dựa trên lực hút và lực đẩy điện từ . Khi các xung điện được đưa vào cuộn dây stato, chúng sẽ tạo ra một từ trường tương tác với rôto. Rôto di chuyển theo các bước (bước) góc chính xác theo các xung đầu vào. Mỗi xung tương đương với một bước cố định, cho phép điều khiển vị trí chính xác mà không cần phản hồi trong hầu hết các ứng dụng.