Hỗ trợ trực tuyến

 Hỗ trợ trực tuyến

024-3.6.249.824

024-3.6.210.179

skype:

CÔNG TY TNHH TM & DV ĐIỆN CÔNG NGHIỆP EST

Sự tiến hóa của điều khiển chuyển động động cơ bước (P.1)
19/04/2016
Đây là phương pháp điều khiển chuyển động duy nhất có khả năng hoạt động trong vòng hở mà không cần đến phản hồi vị trí. Điều này khiến cho các hệ thống chuyển động dùng động cơ bước trở nên đơn giản hơn các hệ thống chuyển động servo. Ngoài ra, một yếu tố hấp dẫn nữa là so với động cơ servo, động cơ bước có giá thành thấp hơn.
 
Cùng với những cải tiến khác về thiết kế - như phần cứng nhỏ hơn và độ tập trung mô-men cao hơn — các hệ thống chuyển động dùng động cơ bước vẫn duy trì được tính cạnh tranh trong nhiều ứng dụng chuyển động có yêu cầu không cao về độ chính xác vị trí và tốc độ.
 
Kích cỡ, đơn giản chính là ưu điểm nổi bật
 
Hãng Parker Hannifin coi kích cỡ và sự đơn giản là ưu điểm nổi bật của các hệ thống sử dụng động cơ bước trong cuộc cạnh tranh với chuyển động servo, mà giá thành của nó lại cũng đang giảm dần. Ông Marc Feyh, giám đốc sản phẩm của hãng, cho biết: “Nhìn chung, các hệ thống động cơ bước hiện nay xuất hiện với kích cỡ nhỏ gọn mà giá thành lại không hề cao hơn chút nào. Mặc dù cũng có một số hệ thống servo với kích thước thu nhỏ, nhưng so với các hệ thống động cơ bước, thì chúng không nhỏ bằng và có xu hướng đắt hơn, thậm chí có nhiều bộ phần cần được thu nhỏ hơn”. Sự đơn giản của điều khiển vòng hở chính là lợi ích thứ hai mà hệ thống dùng động cơ bước đem lại. Tuy nhiên, cuộc cạnh tranh trên phương diện giá cả/hiệu quả hoạt động ngày càng khốc liệt hơn.
 
Những phát minh, cải tiến tiếp tục diễn ra trên phương diện giảm kích cỡ và duy trì hiệu quả hoạt động với “chi phí hợp lý”. Hãng Parker đã nhận thấy xu hướng này từ trường hợp những hệ thống động cơ bước cao cấp, với giá thành cao, không thể cạnh tranh tốt với các hệ thống servo giá thấp. Để đáp ứng những yêu cầu về kích cỡ và giá cả, Ban Tự động hóa cơ điện tử của Parker đang giới thiệu ra thị trường bộ điều khiển/truyền động Prostep, một thiết bị động cơ bước nhỏ gọn với bộ điều khiển hoàn toàn khả trình và các tính năng I/O được tích hợp sẵn trên bo mạch chủ.
 
Gói sản phẩm có kcíh cỡ trong lòng bàn tay (1.1 x 1.5 x 1.4) lắp cùng với cơ cấu chấp hành tuyến tính Promech Series của Parker để hình thành nên một hệ chuyển động động cơ bước thu nhỏ. Động cơ bước kiểu quay của Parker có kích cỡ giảm xuống kích cỡ tiêu chuẩn NEMA (National Manufacturers Association) 11, 14 và 17, nghĩa là tương ứng với 1.1, 1.4, 1.7 inch kích thước mỗi bên cạnh, trên bình phương mặt cắt của động cơ.
 
Theo hãng Shinano Kenshi (SKC), kích cỡ động cơ nhỏ hơn, độ tập trung mô-men cao hơn và tiếng ồn/rung thấp hơn là một số những cải biến khiến điều khiển chuyển động bước trở nên thuận lợi. SKC tuyên bố có những cải biến trong tất cả các lĩnh vực này, trong khi vẫn giữ (hoặc giảm) giá thành các động cơ của hãng. Theo báo cáo, các lá thép cán mỏng kiểu mới, được thiết kế lại của rotor và stator đã tối ưu hóa không gian bên trong và kết cấu của các động cơ bước cỡ 17 và 23 theo tiêu chuẩn NEMA.
 
Các động cơ bước được thiết kế lại tạo ra thêm 20 — 30% mô-men quay so với mô hình trước đó của SKC, nhờ sử dụng cùng một công suất đầu vào và các vật liệu từ tính tiêu chuẩn có hiệu quả kinh tế, Rex Bergsma — chủ tịch hãng SKC (Mỹ) giải thích. Cải biến có được là nhờ cho thêm vật liệu từ tính vào rotor. Với không gian không đổi, yêu cầu phải loại bỏ một số không gian stator tại các cuộn dây pha. Việc thiết kế lại các lá thép cũng cải tiến hình dạng của từng bánh răng của rotor và stator của động cơ bước STP-43D kiểu mới của SKC. Kết quả là, từ trường gây ra bởi từ thông sẽ mạnh hơn và tập trung hơn, đồng nghĩa với ít tiếng ồn hơn (xem sơ đồ) và “thời gian xác lập” nhanh gần gấp 2 lần so với các mô hình trước đó”, Bergsma cho biết.
 
 
Ngoài khả năng tạo ra mô-men làm việc nhiều hơn do có mật độ từ thông cao hơn, các lá thép được thiết kế lại trong động cơ bước loại mới của hãng Shinano Kenshi còn có độ rung tạo ra bởi từ trường thấp hơn và giảm tiếng ồn từ 3-6 bd, tùy theo tần số hoạt động.
 
Không chỉ dừng lại ở động cơ bước kiểu quay truyền thống
 
Ngoài các động cơ bước kiểu quay truyến thống còn tồn tại một nhóm đáng kể các động cơ bước tuyến tính. Hãng Baldor Electric nhấn mạnh các kỹ sư ứng dụng và kỹ sư thiết kế ngày càng quan tâm nhiều hơn đến các sản phẩm chuyển động tuyến tính này. So với gói sản phẩm động cơ bước quay (và động cơ servo), động cơ bước tuyến tính có những ưu điểm vượt trội như: giảm số lượng các chi tiết, gần như không bị ăn mòn hoặc không cần bảo trì, và dễ dàng tích hợp vào máy móc. Jonh Mazurkiewicz — giám đốc sản phẩm của Baldor cho biết: “Động cơ bước kiểu tuyến tính khá phù hợp cho các ứng dụng truyền động với tải nhẹ và đem lại tính năng điều khiển vòng hở rất tốt trong các ứng dụng khác, đồng thời đem lại gia tốc cao hơn và tốc độ nhanh hơn so với động cơ bước kiểu quay”.
 
Sản phẩm động cơ bước kiểu tuyến tính của hãng Baldor rất đa dạng, bao gồm: kiểu một trục và hai trục (x và y), kiểu nhiều trục và các thiết kế đặc thù cho từng yêu cầu của khách hàng. Các bộ điều khiển khả trình dòng NextMove của công ty này có đầu ra phù hợp để chạy các động cơ bước kiểu tuyến tính và kiểu quay (cũng như động cơ servo). Sản phẩm mới nhất của dòng NextMove là bộ điều khiển chuyển động thời gian thực (xem hình).
 
Hãng Oriental Motor Co. (MO) mô tả sự phát triển của động cơ bước và các hệ truyền động mới là một quá trình “tinh lọc các thuộc tính về hiệu quả hoạt động và tích hợp các chi tiết”. Dưới đây là một số xu hướng góp phần vào quá trình này:
 
Mật độ mô-men cao hơn: Việc định kỳ thiết kế lại, bao gồm: sử dụng các nam châm với thành phần hóa học là các nguyên tốt hiếm Nd-Fe-B, cho mức năng lượng cao hơn; và thay đổi về mặt cấu trúc như bán kính rotor lớn hơn, đã cải thiện tính năng mô-men của động cơ. Các sản phẩm của OM thừa hưởng sự cải tiến này bao gồm: Các động cơ bước PV mô-men cao, động cơ bước hỗ hơn dòng PK-HT (2 pha), và động cơ 5 pha dòng CRK.

Độ chính xác góc bước được cải thiện và truyền động êm hơn: Một phương pháp bước nhỏ tiên tiến được sử dụng để đạt được độ chính xác góc bước cao hơn bằng cách điều khiển dòng điện sát hơn. Ví dụ, bộ truyền động bước nhỉ, 5 pha dòng RK của hãng Oriental kết hợp một mạch ASIC đặc biệt (mạch tích hợp đã cài các ứng dụng cụ thể), phần mềm riêng, và cảm biến dòng điện để điều khiển dòng điện trên một dải tốc độ. Theo ông Nick Johantgen — giám đốc kỹ thuật của Oriental Motor USA, thì cảm biến dòng điện và phần mềm điều khiển còn đem đến “chức năng truyền động êm”. Đây là chức năng hạn chế rung và tiếng ồn trong suốt quá trình vận hành, không phụ thuộc vào tần số đầu vào của bộ truyền động. Đặc tính rung ít hơn của động cơ bước 5 pha so với động cơ bước 2 pha cũng là một yêu tố nữa góp phần cải thiện “chức năng truyền động êm” này. Ví dụ về sản phẩm có chức năng “truyền động êm” là các bộ điều khiển động cơ bước 5 pha dòng EK và CRK.
 
Kích cỡ nhỏ: Ông Johantgen cho biết: “Một xu hướng bao trùm cho các động cớ bước vòng hở và hệ truyền động liên quan là hướng tới kích cỡ nhỏ hơn”. “Nhiều ứng dụng mới trong những thiết bị đo xách tay của ngành y tế và công nghiệp yêu cầu sử dụng các động cơ có kích cỡ nhỏ hơn”. Nhằm đáp ứng thách thức này, hãng OM đã phát triển các động cơ 5 pha CRK cỡ 11 và cỡ 8 cũng như động cơ bước 2 pha cỡ 11 và động cơ bước 2 pha PK cỡ 14 (1.4 inch/35mm). Bộ truyền động bước nhỏ CRK loại mới, nhỏ gọn chỉ có kích thước 0.98 x 1.77 x 2.56 và có khả năng điều khiển động cơ CRK có kích cỡ lên đến 1.4A mỗi pha.

(theo: hiendaihoa.com) 

Số lượt đọc: 703 -