Double-and triple-stack hybrid trong động cơ bước là gì?

Trong số ba thiết kế chính của động cơ bước nam châm vĩnh cửu, điện trở biến đổi và động cơ bước lai, động cơ lại được cho là phổ biến nhất trong các ứng dụng công nghiệp, kết hợp các đặc tính hiệu suất tốt nhất của nam châm vĩnh cửu và các loại điện trở biến đổi.

Động cơ bước lai được cấu tạo với một rôto được làm bằng hai phần, hoặc vòng găng, với một nam châm vĩnh cửu giữa chúng. Điều này làm cho các vòng bị nhiễm từ theo trục, với một vòng phân cực bắc và vòng kia phân cực nam.

Các bề mặt của rôto có các răng được mài chính xác (thường là 50 hoặc 100 răng trên mỗi cốc) và các vòng  được căn chỉnh với độ lệch ½ bước răng giữa hai bộ răng.

Trong động cơ bước lai, các cực của stato cũng có răng và khi truyền xung đến stato từ bộ driver điều khiển động cơ bước, các cực này bị nhiễm từ, làm cho rôto quay, để các răng của rôto và stato thẳng hàng (NS hoặc SN ).

Mặc dù các thiết kế và phương pháp sản xuất độc quyền cho phép các nhà sản xuất tối ưu hóa công suất mô-men xoắn (cũng như độ chính xác của bước và đặc tính tốc độ) của động cơ bước lai , nhưng việc sản xuất mô-men xoắn vẫn bị ràng buộc chặt chẽ với kích thước khung của động cơ.

[caption id="attachment_7391" align="alignnone" width="300"] Trong động cơ bước lai, cả hai cốc rôto đều có răng (đỏ và xanh lam) cũng như các cực của stato (xanh lá cây).[/caption]

Động cơ bước thường tuân theo tiêu chuẩn NEMA ICS 16-2001 về kích thước khung, quy định kích thước lắp đặt như kích thước mặt bích và đường kính vòng bu lông. Tuy nhiên, một kích thước không nằm trong tiêu chuẩn NEMA là chiều dài động cơ. 

Và sự linh hoạt về chiều dài động cơ đối với một kích thước khung nhất định cung cấp cho các nhà sản xuất một lựa chọn khác để tăng mô-men xoắn của một động cơ bước kích thước NEMA cụ thể bằng cách tạo ra các động cơ có chiều dài stack dài hơn. Ví dụ, động cơ bước đôi và ba stack hiện là những sản phẩm phổ biến của một số nhà sản xuất.

[caption id="attachment_7395" align="alignnone" width="350"] Tiêu chuẩn NEMA bao gồm hầu hết các khía cạnh về kích thước lắp của động cơ bước[/caption]

Động cơ bước lai kép và ba stack  đơn giản chỉ có nhiều rôto và stato, xếp chồng lên nhau từ đầu đến cuối. Với nhiều phần rôto và stato, động cơ có thể tạo ra nhiều mô-men xoắn hơn mà không cần tăng kích thước khung.

Chỉ có chiều dài của động cơ tăng lên. (Lưu ý rằng một số nhà sản xuất cũng sản xuất động cơ bước bốn stack, như được hiển thị bên dưới.)

Tuy nhiên, trong các thiết kế động cơ bước kép và ba ngăn xếp (và bốn ngăn xếp), mô-men xoắn giảm nhanh hơn khi tốc độ tăng hơn so với trong các thiết kế ngăn xếp đơn. Điều này là do phần rôto và stato được thêm vào cũng làm tăng độ tự cảm của động cơ.

Và độ tự cảm cao hơn có nghĩa là hằng số thời gian điện của động cơ - khoảng thời gian để dòng điện trong các cuộn dây đạt tới 63% giá trị lớn nhất - cũng tăng lên.

Khi động cơ bước hoạt động ở tốc độ cao, hằng số thời gian điện cao có nghĩa là không có đủ thời gian để dòng điện (và do đó, mô-men xoắn) đạt giá trị lớn nhất ở mỗi bước động cơ, dẫn đến giảm mô-men xoắn theo tốc độ tăng.

Một cách khác để tăng mô-men xoắn từ động cơ bước mà không tăng kích thước khung NEMA là sử dụng hộp số với động cơ. Việc bổ sung hộp số không chỉ làm tăng mô-men xoắn truyền từ động cơ đến tải mà còn có thể tạo ra sự ăn khớp quán tính tốt hơn giữa động cơ và tải. Và khi kết nối với hộp số, động cơ có thể hoạt động ở tốc độ cao hơn, giúp giảm hoặc tránh hiện tượng cộng hưởng và dao động.

>>> Mời anh em xem thêm:

• Sự khác nhau giữa bộ khởi động Nema và IEC
• Dòng điện xoáy là gì?
• Inductive encoders là gì? nó khác biệt như thế nào với resolvers and LVDTs