A động cơ bước tuyến tính chuyển đổi xung kỹ thuật số thành chuyển động tuyến tính chính xác mà không yêu cầu hệ thống phản hồi (điều khiển vòng hở). Nó được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng yêu cầu định vị chính xác, chẳng hạn như:
• Máy in 3D
• Máy CNC
• Thiết bị y tế
• Thiết bị kiểm tra tự động
• Hệ thống Quang học & Laser
(1) Các loại động cơ
|
Loại |
Mô tả |
Ưu điểm |
Nhược điểm |
Ứng dụng |
|
Trở kháng thay đổi (VR) |
Sử dụng rôto sắt có răng |
Chi phí thấp, thiết kế đơn giản |
Mô-men xoắn thấp hơn, không có lực cản |
Định vị chi phí thấp |
|
Nam châm vĩnh cửu (PM) |
Chứa một rôto từ hóa |
Mô-men xoắn cao hơn, lực giữ tốt hơn |
Độ phân giải hạn chế |
Tự động hóa chung |
|
Lai (HB) |
Kết hợp tính năng VR + PM |
Mô-men xoắn cao, độ phân giải tốt |
Đắt hơn |
Máy móc chính xác |
(2) Yêu cầu về lực và tốc độ
• Lực (Lực đẩy):
♦ Tính toán lực cần thiết có xét đến ma sát, gia tốc và tải trọng.
♦ Phạm vi điển hình: 1N đến 500N (lực cao hơn có thể cần đến vít bi).
• Tốc độ:
♦ Động cơ bước mất mô-men xoắn ở tốc độ cao hơn (sử dụng vi bước để chuyển động mượt mà hơn).
(3) Độ phân giải & Độ chính xác
• Góc bước: Thông thường (1,8° hoặc 0,9° trên toàn bước).
• Vi bước: Tăng cường độ mượt mà (ví dụ: 1/16, 1/32 vi bước).
• Lựa chọn vít chì/bước bước: Ảnh hưởng đến độ phân giải tuyến tính (ví dụ: dây dẫn 2mm → 0,01mm/bước với vi bước).
(4) Tích hợp cơ khí
• Lắp đặt: Đảm bảo căn chỉnh phù hợp để tránh bị vướng.
• Phản ứng ngược: Giảm thiểu bằng đai ốc chống phản ứng ngược hoặc hệ thống được tải sẵn.
• Làm mát: Tránh quá nóng bằng tản nhiệt hoặc không khí cưỡng bức (nếu chạy ở chu kỳ công suất cao).
Bước 1: Xác định yêu cầu ứng dụng
• Khối lượng tải (kg)
• Khoảng cách và tốc độ di chuyển (mm/s)
• Độ chính xác định vị (µm/mm)
• Chu kỳ làm việc (Liên tục/Không liên tục)
Bước 2: Tính lực cần thiết
sử dụng:
Ftotal=Mặt +Ma sát+F trọng lực (nếu thẳng đứng)
Ở đâu:
Faccel=m×a (khối lượng × gia tốc)
Ma sát =μ×m×g (µ = hệ số ma sát)
Bước 3: Chọn Motor & Drive
• Kích thước động cơ: NEMA 17, 23, 34 (khung cao hơn = mô-men xoắn nhiều hơn).
• Lựa chọn trình điều khiển:
♦ Dòng điện không đổi (Quản lý nhiệt tốt hơn)
♦ Khả năng vi bước (Chuyển động mượt mà hơn)
♦ Xếp hạng điện áp (Cao hơn = Hiệu suất tốc độ cao tốt hơn)
Bước 4: Xác minh hiệu suất
• Đường cong tốc độ mô-men xoắn: Đảm bảo đủ lực ở tốc độ vận hành.
• Giới hạn nhiệt: Tránh vượt quá định mức nhiệt độ động cơ.
|
tham số |
Giá trị |
|
Tải khối lượng |
5 kg |
|
Tốc độ tối đa |
200 mm/giây |
|
Tăng tốc |
2 m/s² |
|
du lịch |
300 mm |
|
Độ chính xác |
±0,05 mm |
|
Động cơ đã chọn |
Bước lai NEMA 23 |
|
Người lái xe |
Vi bước 48V, 1/32 |
|
Vít chì |
Khoảng cách 5 mm, đai ốc chống phản ứng dữ dội |
❌ Động cơ yếu → Chết máy ở tốc độ cao.
❌ Làm mát kém → Tắt máy do nhiệt khi làm việc liên tục.
❌ Vi bước không chính xác → Các vấn đề về rung/cộng hưởng.
❌ Độ lệch cơ học → Tăng độ mài mòn và giảm độ chính xác.
► Bước lai cung cấp sự cân bằng tốt nhất của mô-men xoắn và độ chính xác.
► Trình điều khiển vi bước cải thiện độ mượt mà và giảm tiếng ồn.
► Tính toán lực hợp lý đảm bảo vận hành tin cậy.
Đối với nhu cầu tốc độ cao/độ chính xác cao, hãy xem xét bước vòng kín hoặc động cơ servo tuyến tính như các lựa chọn thay thế.
