Động Cơ Servo Là Gì? - VCC TRADING

Ngành công nghiệp sản xuất phát triển ngày càng mạnh với nhiều phát minh nhằm hướng tới tự động hóa nhà máy toàn phần. Factory Automation mang lại hiệu suất, độ an toàn và chất lượng cao vượt trội. Các động cơ servo là một bộ phận đặc biệt quan trọng trong hệ thống sản xuất này. Cùng tìm hiểu động cơ servo trong bài viết này với VCC Trading nhé.

Mục lục chính

Toggle

• 1. Động cơ servo là gì?
• 2. Phân loại, cấu tạo và nguyên lý hoạt động động cơ servo
  • 2.1. Phân loại
    • Động cơ AC servo hay còn gọi là AC Servo Motor
    • Động Cơ DC Servo hay còn gọi là DC Servo Motor
  • 2.2. Cấu tạo
    • Cấu tạo động cơ servo AC
    • Cấu tạo động cơ servo DC
  • 2.3. Nguyên lý hoạt động
    • Nguyên lý hoạt động của động cơ DC servo
    • Nguyên lý hoạt động của động cơ AC servo
• 3. Ứng dụng của động cơ Servo
  • Trong sản xuất công nghiệp:
  • Trong các lĩnh vực ứng dụng tự động hóa khác:
• 4. Thông số kỹ thuật của động cơ servo
•  5. Các hãng sản xuất động cơ servo

1. Động cơ servo là gì?

Động cơ Servo là một loại động cơ cung cấp cơ năng cho hệ thống chuyển động. Với khả năng điều khiển chính xác hoạt động dừng hoặc chuyển động theo lệnh điều khiển.

Servo Motor là động cơ vòng kín sử dụng phản hồi vị trí để điều khiển chuyển động và vị trí cuối cùng của nó. Động cơ được kết hợp với một số loại bộ mã hóa vị trí để cung cấp phản hồi vị trí và tốc độ.

Servo motor chỉ có giá trị khi chúng được kết nối với các thiết bị, cơ cấu động cơ khác bằng hệ thống truyền, đai, xích hay bơm,…

Xem thêm: Sự khác biệt giữa động cơ bước, động cơ DC và động cơ servo

2. Phân loại, cấu tạo và nguyên lý hoạt động động cơ servo

2.1. Phân loại

Động cơ servo được phân thành 2 loại chính là :

• Động cơ sử dụng cho dòng điện 1 chiều gọi là DC servo
• Động cơ cho dòng điện xoay chiều gọi là AC servo.

Động cơ AC servo hay còn gọi là AC Servo Motor

Đây là loại động cơ thường được sử dụng trong các ứng dụng máy móc sản xuất trong công nghiệp. Bởi khả năng xử lý các dòng điện cao hơn và nhiều đặc điểm nổi bật như:

• Được chế tạo để có thể xử lý tác động của dòng điện lớn.
• Chuyên dụng cho các ứng dụng công nghiệp, trọng tải nặng.
• Hoạt động với độ chính xác cao, đảm bảo hệ thống dừng hoặc chạy đúng lúc, đúng vị trí. 
• Vận hành êm ái, không gây tiếng ồn lớn như động cơ 1 pha, 3 pha.
• Quán tính thấp

Tuy nhiên, vì động cơ này điều khiển phức tạp nên cần có sự am hiểu kỹ thuật.

Động cơ AC Servo có hai dạng phổ biến:

• Động cơ AC Servo đồng bộ
• Động cơ AC Servo cảm ứng

Động Cơ DC Servo hay còn gọi là DC Servo Motor

DC servo motor thường được sử dụng cho các ứng dụng nhỏ và hoạt động khi được cấp dòng điện 1 chiều. Động cơ 1 chiều khác hoàn toàn với động cơ 1 pha hay 3 pha thông thường nhé.

Đặc điểm của DC servo:

• Thiết kế không cho phép chịu được dòng điện lớn. Chính vì thế, động cơ DC servo chỉ tối ưu cho những ứng dụng vừa và nhỏ.
• Giá thành rẻ hơn so với AC Servo
• Cài đặt và điều chỉnh đơn giản – dễ dàng
• Độ chính xác cao
• Tốc độ bị giới hạn
• Tiếng ồn phát sinh trong quá trình hoạt động
• Quán tính cao
• Không thích hợp với những môi trường có nhiều bụi bẩn

Động cơ DC Servo có các loại sau:

• Động cơ DC Servo có chổi than.
• Động cơ DC Servo không chổi than.
• Động cơ DC Servo nhỏ gọn dùng trong những ứng dụng IOT.

>> Xem thêm: [Video] Lập trình và điều khiển động cơ servo

2.2. Cấu tạo

Cấu tạo chung của 1 động cơ servo gồm: rotor (phần ứng), stato (phần cảm) và phần cổ góp – chỉnh lưu. Cấu tạo chi tiết bao gồm các thành phần sau:

1. Stato. Từ vị trí của rôto, một từ trường quay được tạo ra để tạo ra mômen xoắn một cách hiệu quả.

2. Dây quấn. Dòng điện chạy trong dây quấn tạo ra từ trường quay.

3. Vòng bi hay còn gọi là bạc đạn

4. Trục. Bộ phận này truyền công suất đầu ra của động cơ. Tải được truyền qua cơ cấu truyền (chẳng hạn như khớp nối).

5. Rotor. Một nam châm đất hiếm hoặc nam châm vĩnh cửu khác có chức năng cao được đặt bên ngoài trục.

6. Bộ mã. hóa Bộ mã hóa quang học luôn theo dõi số vòng quay và vị trí của trục.

7. Cáp mã hóa

8. Cáp động cơ

Cấu tạo động cơ servo AC

Mỗi loại động cơ servo sẽ có điểm khác biệt riêng. (Xem hình dưới đây).

Động cơ AC đồng bộ và không đồng bộ khác nhau ở lõi động cơ. Loại AC servo motor đồng bộ có lõi là nam châm vĩnh cửu hay còn gọi là động cơ servo xoay. Trong khi AC servo cảm ứng được thay thế bằng dây dẫn thứ cấp làm bằng chất liệu nhôm hoặc đồng. Phần đầu được gắn một vòng đoản mạch để bảo vệ động cơ.

Video dưới đây mô tả chi tiết cấu trúc của động cơ servo xoay. Được thực hiện bởi Mitsubishi đảm độ chính xác về thông tin.

Cấu tạo động cơ servo DC

2.3. Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của động cơ DC servo

Nguyên lý làm việc của động cơ servo DC được xây dựng dựa trên 4 bộ phận chính:

• Động cơ DC
• Thiết bị cảm biến vị trí
• Cụm bánh răng và mạch điều khiển.

Tốc độ của động cơ DC dựa trên điện áp được áp dụng.

Trong một số mạch, xung điều khiển được sử dụng để tạo ra điện áp tham chiếu DC tương ứng với vị trí hoặc tốc độ mong muốn của động cơ.

Đối với điều khiển kỹ thuật số, PLC hoặc bộ điều khiển chuyển động được sử dụng để tạo xung theo chu kỳ từ đó giúp tạo ra điều khiển chính xác hơn.

Cảm biến tín hiệu phản hồi thường là một chiết áp tạo ra điện áp tương ứng với góc quay tuyệt đối của trục động cơ thông qua cơ cấu bánh răng. Sau đó, giá trị điện áp phản hồi được áp dụng vào của bộ khuếch đại so sánh chênh lệch.

Bộ khuếch đại so sánh điện áp được tạo ra từ vị trí hiện tại của động cơ nhận được từ phản hồi chiết áp và đến vị trí của động cơ tạo ra do chênh lệch điện áp dương hoặc âm.

Điện áp chênh lệch này được áp dụng cho phần ứng của động cơ. Khi chênh lệch tăng sẽ có điện áp đầu ra được áp dụng cho phần ứng động cơ. Miễn là có chênh lệch thì bộ khuếch đại so sánh sẻ khuếch đại điện áp chênh lệch bằng với phần ứng.

Động cơ quay cho đến khi giá trị chênh lệch trở thành số không. Nếu chênh lệch âm thì điện áp phần ứng sẽ đảo ngược và do đó phần ứng quay theo hướng ngược lại.

Nguyên lý hoạt động của động cơ AC servo

Các nguyên lý làm việc của động cơ AC servo dựa trên cấu trúc của hai loại động cơ AC servo riêng biệt:

• Đồng bộ: bao gồm stato và roto. Stator bao gồm một khung hình trụ và lõi stator.
• Không đồng bộ: 

Các cuộn dây cảm ứng xung quanh lõi stato và cuộn dây được nối với một dây dẫn cung cấp dòng điện được cung cấp cho động cơ.

Roto bao gồm một nam châm vĩnh cửu và loại này khác với roto loại cảm ứng không đồng bộ ở chỗ dòng điện trong rôto được tạo ra bởi điện từ và do đó các loại này được gọi là động cơ servo không chổi than.

Khi từ trường stato bị kích thích với điện áp, roto đi theo từ trường quay của stato với cùng tốc độ hoặc được đồng bộ hóa với trường kích thích của stato và đây là nơi xuất phát loại đồng bộ.

Với rôto nam châm vĩnh cửu này, không yêu cầu dòng điện trong roto nên khi trường stato dừng lại thì roto cũng dừng lại. Những động cơ này có hiệu suất cao hơn do không có dòng điện trong roto.

Khi cần biết vị trí của roto đối với stato, bộ mã hóa được đặt trên roto và cung cấp tín hiểu hồi tiếp cho bộ điều khiển động cơ servo.

3. Ứng dụng của động cơ Servo

Động cơ servo được sử dụng phổ biến trong nhiều hệ thống công nghiệp sản xuất. Các ứng dụng điển hình có thể kể tới là:

Trong sản xuất công nghiệp:

• Băng chuyền – băng tải: cơ cấu truyền động sử dụng động cơ servo trên băng tải – băng chuyền mang theo hàng hóa, sản phẩm đến chính xác những vị trí mong muốn
• Robot công nghiệp gắp sản phẩm, di chuyển hàng hóa…

• Công nghệ lấy nét tự động: ống kính máy ảnh tự động điều chỉnh tiêu cư để lấy nét thông qua một động cơ servo lắp đặt bên trong.
• Hệ thống pin năng lượng mặt trời: những tấm pin năng lượng mặt trời tự động điều chỉnh hướng và góc theo vị trí của mặt trời để nhận được nhiều ánh sáng nhất. Khả năng này có được nhờ vào việc sử dụng động cơ servo.
• Máy gia công chính xác: máy tiện, máy phay, máy khắc,…: Động cơ servo được lắp đặt trên các trục X, Y, Z,… để di chuyển bộ phận cắt đến được chính xác vị trí cần gia công.
• Xy lanh điện: động cơ servo đóng vai trò truyền động để xy lanh điện hoạt động.
• Các loại máy tự động chuyên dụng: máy đóng gói, máy vặn nắp chai,…

Trong các lĩnh vực ứng dụng tự động hóa khác:

• Định vị radar, angten: có cấu điều khiển bằng động cơ servo cho phép xác lập vị trí của angten, radar theo như mong muốn của người sử dụng.
• In ấn: bên trong các loại máy in được bố trí động cơ servo để di chuyển các bộ phân in, quét.
• Xe điều khiển trong quân sự, nghiên cứu: động cơ servo lắp đặt và điều khiển các bánh xe. Chúng cung cấp momen xoắn vừa đủ để xe có di chuyển, dừng, tăng tốc, vượt địa hình.
• Cửa thông minh: hệ thống cửa ra vào với khả năng đóng mở tự động thường thấy tại các siêu thị, văn phòng, tòa nhà là môt ứng dụng tiêu biểu sử dụng động cơ servo.
• Dệt may: cơ cấu chuyển động trong những loại máy dệt, máy kéo sợi sử dụng động cơ servo để mang lại độ chính xác cao.

4. Thông số kỹ thuật của động cơ servo

Khi mua động cơ Servo cần chú ý các thông số sau:

– Nguồn cấp

– Công suất

– Momen xoắn

– Dòng điện định mức

– Dải tốc độ

– Phương pháp điều khiển

– Ứng dụng

 5. Các hãng sản xuất động cơ servo

Có rất nhiều hãng thiết bị công nghiệp sản xuất động cơ servo như:

• Yaskawa, xuất xứ: Nhật Bản
• Mitsubishi, xuất xứ: Nhật Bản
• Omron, xuất xứ Nhật Bản
• Fuji, xuất xứ: Nhật Bản
• ABB, xuất xứ: Nhật Bản
• Schneider, xuất xứ: Pháp
• Siemens, xuất xứ: Đức
• Panasonics, xuất xứ: Nhật Bản
• Delta, xuất xứ: Đài Loan
• LiteOn, xuất xứ: Đài Loan

5/5 - (1 bình chọn)