Trong các thiết bị tự động hóa, dụng cụ chính xác, robot, và thậm chí cả máy in 3D và thiết bị nhà thông minh, động cơ bước siêu nhỏ đóng vai trò không thể thiếu nhờ khả năng định vị chính xác, điều khiển đơn giản và hiệu quả chi phí cao. Tuy nhiên, trước vô số sản phẩm đa dạng trên thị trường, làm thế nào để chọn được động cơ bước siêu nhỏ phù hợp nhất cho ứng dụng của bạn? Hiểu rõ các thông số chính của nó là bước đầu tiên để lựa chọn thành công. Bài viết này sẽ phân tích chi tiết các chỉ số cốt lõi này để giúp bạn đưa ra quyết định sáng suốt.
1. Góc bước
Sự định nghĩa:Góc quay lý thuyết của động cơ bước khi nhận được tín hiệu xung là chỉ số độ chính xác cơ bản nhất của động cơ bước.
Giá trị chung:Góc bước phổ biến của động cơ bước siêu nhỏ lai hai pha tiêu chuẩn là 1,8° (200 bước mỗi vòng) và 0,9° (400 bước mỗi vòng). Động cơ chính xác hơn có thể đạt được góc nhỏ hơn (chẳng hạn như 0,45°).
Nghị quyết:Góc bước càng nhỏ thì góc chuyển động bước đơn của động cơ càng nhỏ và độ phân giải vị trí lý thuyết có thể đạt được càng cao.
Hoạt động ổn định: Ở cùng tốc độ, góc bước nhỏ hơn thường có nghĩa là hoạt động mượt mà hơn (đặc biệt là khi truyền động theo bước nhỏ).
Điểm lựa chọn:Lựa chọn theo khoảng cách di chuyển tối thiểu cần thiết hoặc yêu cầu về độ chính xác định vị của ứng dụng. Đối với các ứng dụng có độ chính xác cao như thiết bị quang học và dụng cụ đo lường chính xác, cần chọn góc bước nhỏ hơn hoặc sử dụng công nghệ truyền động vi bước.
2. Mô-men xoắn giữ
Sự định nghĩa:Mô-men xoắn tĩnh tối đa mà động cơ có thể tạo ra ở dòng điện định mức và trạng thái có điện (không quay). Đơn vị thường là N · cm hoặc oz · in.
Tầm quan trọng:Đây là chỉ số cốt lõi để đo công suất của động cơ, xác định động cơ có thể chịu được lực bên ngoài bao nhiêu mà không bị mất bước khi đứng yên và có thể truyền tải bao nhiêu tải tại thời điểm khởi động/dừng
Sự va chạm:Liên quan trực tiếp đến kích thước tải và khả năng tăng tốc của động cơ. Mô-men xoắn không đủ có thể dẫn đến khó khởi động, mất bước trong quá trình vận hành và thậm chí là chết máy.
Điểm lựa chọn:Đây là một trong những thông số chính cần xem xét khi lựa chọn. Cần đảm bảo mô-men xoắn giữ của động cơ lớn hơn mô-men xoắn tĩnh tối đa mà tải yêu cầu và có đủ biên độ an toàn (thường được khuyến nghị là 20% -50%). Cần xem xét các yêu cầu về ma sát và gia tốc.
3. Dòng điện pha
Sự định nghĩa:Dòng điện tối đa (thường là giá trị RMS) được phép chạy qua mỗi cuộn dây pha của động cơ trong điều kiện vận hành định mức. Đơn vị Ampe (A).
Tầm quan trọng:Xác định trực tiếp độ lớn mô-men xoắn mà động cơ có thể tạo ra (mô-men xoắn gần như tỷ lệ thuận với dòng điện) và mức tăng nhiệt độ.
Mối quan hệ với ổ đĩa:rất quan trọng! Động cơ phải được trang bị bộ điều khiển có thể cung cấp dòng điện pha định mức (hoặc có thể điều chỉnh theo giá trị đó). Dòng điện điều khiển không đủ có thể làm giảm mô-men xoắn đầu ra của động cơ; dòng điện quá mức có thể làm cháy cuộn dây hoặc gây quá nhiệt.
Điểm lựa chọn:Xác định rõ mô-men xoắn cần thiết cho ứng dụng, chọn động cơ có thông số kỹ thuật dòng điện phù hợp dựa trên đường cong mô-men xoắn/dòng điện của động cơ và phù hợp chặt chẽ với khả năng đầu ra dòng điện của trình điều khiển.
4. Điện trở cuộn dây trên mỗi pha và độ tự cảm cuộn dây trên mỗi pha
Điện trở (R):
Sự định nghĩa:Điện trở một chiều của mỗi cuộn dây pha. Đơn vị là ohm (Ω).
Sự va chạm:Ảnh hưởng đến nhu cầu điện áp cung cấp của trình điều khiển (theo định luật Ohm V = I * R) và tổn thất đồng (sinh nhiệt, tổn thất công suất = I * R). Điện trở càng lớn thì điện áp yêu cầu ở cùng một dòng điện càng cao và sinh nhiệt càng lớn.
Độ tự cảm (L):
Sự định nghĩa:Độ tự cảm của mỗi cuộn dây pha. Đơn vị milihenry (mH).
Sự va chạm:rất quan trọng đối với hiệu suất tốc độ cao. Độ tự cảm có thể cản trở sự thay đổi nhanh chóng của dòng điện. Độ tự cảm càng lớn, dòng điện tăng/giảm càng chậm, hạn chế khả năng đạt dòng điện định mức của động cơ ở tốc độ cao, dẫn đến mô-men xoắn giảm mạnh ở tốc độ cao (suy giảm mô-men xoắn).
Điểm lựa chọn:
Động cơ có điện trở thấp và độ tự cảm thấp thường có hiệu suất tốc độ cao tốt hơn, nhưng có thể yêu cầu dòng điện dẫn động cao hơn hoặc công nghệ dẫn động phức tạp hơn.
Các ứng dụng tốc độ cao (như thiết bị phân phối và quét tốc độ cao) nên ưu tiên động cơ có độ tự cảm thấp.
Trình điều khiển cần có khả năng cung cấp điện áp đủ cao (thường gấp nhiều lần điện áp của 'I R') để khắc phục hiện tượng tự cảm và đảm bảo dòng điện có thể nhanh chóng hình thành ở tốc độ cao.
5. Độ tăng nhiệt độ và lớp cách nhiệt
Nhiệt độ tăng:
Sự định nghĩa:Sự chênh lệch giữa nhiệt độ cuộn dây và nhiệt độ môi trường của động cơ sau khi đạt trạng thái cân bằng nhiệt ở dòng điện định mức và điều kiện vận hành cụ thể. Đơn vị ℃.
Tầm quan trọng:Nhiệt độ tăng quá mức có thể đẩy nhanh quá trình lão hóa lớp cách điện, làm giảm hiệu suất từ tính, rút ngắn tuổi thọ của động cơ và thậm chí gây ra trục trặc.
Mức độ cách điện:
Sự định nghĩa:Tiêu chuẩn mức chịu nhiệt của vật liệu cách điện cuộn dây động cơ (như mức B là 130°C, mức F là 155°C, mức H là 180°C).
Tầm quan trọng:xác định nhiệt độ hoạt động tối đa cho phép của động cơ (nhiệt độ môi trường + nhiệt độ tăng + biên độ điểm nóng ≤ nhiệt độ mức cách điện).
Điểm lựa chọn:
Hiểu được nhiệt độ môi trường của ứng dụng.
Đánh giá chu kỳ hoạt động của ứng dụng (hoạt động liên tục hoặc gián đoạn).
Chọn động cơ có mức cách điện đủ cao để đảm bảo nhiệt độ cuộn dây không vượt quá giới hạn trên của mức cách điện trong điều kiện làm việc dự kiến và nhiệt độ tăng. Thiết kế tản nhiệt tốt (như lắp đặt bộ tản nhiệt và làm mát bằng không khí cưỡng bức) có thể giảm thiểu hiệu quả mức tăng nhiệt độ.
6. Kích thước động cơ và phương pháp lắp đặt
Kích cỡ:Chủ yếu đề cập đến kích thước mặt bích (ví dụ như tiêu chuẩn NEMA như NEMA 6, NEMA 8, NEMA 11, NEMA 14, NEMA 17, hoặc kích thước hệ mét như 14mm, 20mm, 28mm, 35mm, 42mm) và chiều dài thân động cơ. Kích thước ảnh hưởng trực tiếp đến mô-men xoắn đầu ra (thường kích thước càng lớn và thân càng dài thì mô-men xoắn càng lớn).
NEMA6(14mm):
NEMA8 (20mm):
NEMA11(28mm):
NEMA14 (35mm):
NEMA17(42mm):
Phương pháp cài đặt:Các phương pháp phổ biến bao gồm lắp mặt bích phía trước (có lỗ ren), lắp nắp sau, lắp kẹp, v.v. Cần phải phù hợp với cấu trúc thiết bị.
Đường kính trục và chiều dài trục: Đường kính và chiều dài mở rộng của trục đầu ra cần phải được điều chỉnh cho phù hợp với khớp nối hoặc tải.
Tiêu chí lựa chọn:Chọn kích thước tối thiểu cho phép theo giới hạn không gian, đồng thời đáp ứng các yêu cầu về mô-men xoắn và hiệu suất. Xác nhận tính tương thích của vị trí lỗ lắp đặt, kích thước trục và đầu tải.
7. Quán tính của rotor
Sự định nghĩa:Mômen quán tính của chính rôto động cơ. Đơn vị là g · cm ².
Sự va chạm:Ảnh hưởng đến tốc độ phản hồi tăng tốc và giảm tốc của động cơ. Quán tính của rô-to càng lớn thì thời gian khởi động/dừng cần thiết càng dài và yêu cầu về khả năng tăng tốc của bộ truyền động càng cao.
Điểm lựa chọn:Đối với các ứng dụng yêu cầu khởi động/dừng thường xuyên và tăng tốc/giảm tốc nhanh (chẳng hạn như rô-bốt gắp và đặt tốc độ cao, định vị cắt laser), nên chọn động cơ có quán tính rô-to nhỏ hoặc đảm bảo rằng quán tính tải tổng (quán tính tải + quán tính rô-to) nằm trong phạm vi phù hợp được khuyến nghị của trình điều khiển (thường quán tính tải được khuyến nghị ≤ 5-10 lần quán tính rô-to, có thể nới lỏng các ổ đĩa hiệu suất cao).
8. Mức độ chính xác
Sự định nghĩa:Nó chủ yếu đề cập đến độ chính xác của góc bước (độ lệch giữa góc bước thực tế và giá trị lý thuyết) và sai số định vị tích lũy. Thường được biểu thị bằng phần trăm (ví dụ: ± 5%) hoặc góc (ví dụ: ± 0,09°).
Tác động: Ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác định vị tuyệt đối trong điều khiển vòng hở. Sai lệch bước (do mô-men xoắn không đủ hoặc bước tốc độ cao) sẽ gây ra sai số lớn hơn.
Điểm lựa chọn chính: Độ chính xác của động cơ tiêu chuẩn thường có thể đáp ứng hầu hết các yêu cầu chung. Đối với các ứng dụng yêu cầu độ chính xác định vị cực cao (chẳng hạn như thiết bị sản xuất chất bán dẫn), nên chọn động cơ có độ chính xác cao (chẳng hạn như trong phạm vi ± 3%) và có thể yêu cầu điều khiển vòng kín hoặc bộ mã hóa độ phân giải cao.
Xem xét toàn diện, kết hợp chính xác
Việc lựa chọn động cơ bước siêu nhỏ không chỉ dựa trên một thông số duy nhất mà cần phải được xem xét toàn diện theo tình huống ứng dụng cụ thể của bạn (đặc điểm tải, đường cong chuyển động, yêu cầu về độ chính xác, phạm vi tốc độ, giới hạn không gian, điều kiện môi trường, ngân sách chi phí).
1. Làm rõ các yêu cầu cốt lõi: Mô-men xoắn tải và tốc độ là điểm khởi đầu.
2. Phù hợp với nguồn điện của trình điều khiển: Các thông số dòng điện pha, điện trở và độ tự cảm phải tương thích với trình điều khiển, đặc biệt chú ý đến các yêu cầu về hiệu suất tốc độ cao.
3. Chú ý quản lý nhiệt: đảm bảo nhiệt độ tăng nằm trong phạm vi cho phép của mức cách nhiệt.
4. Xem xét các hạn chế về mặt vật lý: Kích thước, phương pháp lắp đặt và thông số kỹ thuật của trục cần phải phù hợp với cấu trúc cơ học.
5. Đánh giá hiệu suất động: Các ứng dụng tăng tốc và giảm tốc thường xuyên đòi hỏi phải chú ý đến quán tính của rôto.
6. Xác minh độ chính xác: Xác nhận xem độ chính xác của góc bước có đáp ứng các yêu cầu về định vị vòng hở hay không.
Bằng cách tìm hiểu kỹ các thông số chính này, bạn có thể làm sáng tỏ mọi vấn đề và xác định chính xác động cơ bước vi mô phù hợp nhất cho dự án, đặt nền tảng vững chắc cho hoạt động ổn định, hiệu quả và chính xác của thiết bị. Nếu bạn đang tìm kiếm giải pháp động cơ tốt nhất cho một ứng dụng cụ thể, vui lòng tham khảo ý kiến đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi để được tư vấn lựa chọn phù hợp dựa trên nhu cầu chi tiết của bạn! Chúng tôi cung cấp đầy đủ các loại động cơ bước vi mô hiệu suất cao và trình điều khiển phù hợp để đáp ứng các nhu cầu đa dạng, từ thiết bị thông dụng đến các thiết bị tiên tiến.
Thời gian đăng: 18-08-2025