Nội dung bài viết
1. Động cơ servo là gì?
Trong ngành sản xuất hiện đại, hệ thống tự động hóa không thể thiếu bộ động cơ Servo. Được xem như là hệ thống hoàn chỉnh và cần thiết, nó chính xác và linh hoạt trong việc điều khiển dây chuyền sản xuất. Được kích hoạt bởi tín hiệu từ PLC, động cơ Servo thực hiện các tác động một cách chính xác và nhanh chóng.
Bộ Servo bao gồm 1 motor Servo, 1 encoder và 1 Servo driver, hoạt động để điều chỉnh tốc độ, vị trí và momen phù hợp cho các ứng dụng công việc. Thiết bị này dựa trên các cơ chế phản hồi, chuyển đổi tín hiệu điện thành chuyển động có thể được kiểm soát một cách chính xác và linh hoạt.
2.Cấu tạo Động cơ servo
Động cơ Servo bao gồm hai phần chính: rotor và stator từng loại có những đặc điểm riêng.
Đối với động cơ Servo AC, nó có sự tương đồng với động cơ bước bởi các đặc tính chung. Stator được tạo thành từ một cuộn dây riêng biệt, trong khi rotor thì là một cục nam châm vĩnh cửu. Trong loại motor Servo AC, có hai cấu trúc nhỏ khác nhau:
– Cấu trúc không đồng bộ của động cơ AC Servo gồm: dây dẫn thứ cấp, cuộn cảm chính, bộ dò, và vòng đoản mạch.
– Cấu trúc đồng bộ đơn giản hơn của động cơ AC Servo bao gồm: cuộn cảm chính, bộ dò, và một cục nam châm vĩnh cửu.
Bên cạnh đó, các thành phần như bộ chỉnh lưu, bộ dò, kẹp, chổi và nam châm vĩnh cửu, cuộn cảm lõi là những thành phần cơ bản trong động cơ Servo DC. Loại motor DC Servo có chổi than, bao gồm chổi than, cuộn lõi, stator và rotor. Đặc biệt, Servo motor DC không có chổi than và khi cuộn pha được lắp ở rotor, nó trở thành động cơ vĩnh cửu.
3.Nguyên lý điều khiển của Động cơ servo
Động cơ Servo có một rotor được tạo từ nam châm vĩnh cửu tạo ra một trường từ mạnh mẽ. Stator của động cơ có thể quấn riêng biệt với các cuộn dây. Khi được cung cấp nguồn điện, chúng hoạt động theo một trình tự cụ thể để quay động cơ rotor.
Khi dòng điện truyền vào cuộn dây đúng thời điểm, chuyển động quay của rotor phụ thuộc vào pha và tần số của dòng điện. Dòng điện này dẫn tới phân cực và chạy trong cuộn dây stator.
Động cơ Servo hoạt động trong một hệ thống vòng kín. Mạch điều khiển liên kết với đầu ra của Servo. Khi động cơ quay, vận tốc và vị trí được phản hồi và truyền tới mạch điều khiển.
Nếu có yếu tố nào đó ảnh hưởng đến chuyển động hoặc ngăn cản động cơ quay, cơ chế phản hồi sẽ nhận diện sai lệch này. Mạch điều khiển sau đó điều chỉnh để sửa chữa sai lệch đó cho đến khi động cơ đạt được vị trí và tốc độ chính xác nhất.
4.Ưu và nhược điểm của Động cơ servo
Động cơ Servo AC
Ưu điểm:
– Điều khiển tốc độ hiệu quả, vận hành mượt mà ở hầu hết các tốc độ, ít độ rung, hiệu suất làm việc có thể lên đến 90%, tạo ra ít nhiệt độ, có khả năng điều khiển tốc độ cao và đạt vị trí với độ chính xác cao.
– Mô-men xoắn và tiếng ồn thấp, quán tính thấp, không cần bảo trì phần bàn chải (đối với môi trường không có khói bụi hoặc nguy cơ nổ).
Nhược điểm:
– Phức tạp hóa thao tác điều khiển động cơ, cần điều chỉnh các thông số của ổ đĩa ở các thông số PID để có thể tối ưu hóa kết nối.
Động cơ Servo DC
Ưu điểm:
– Dễ điều khiển với chi phí tương đối thấp nhờ chổi than.
Nhược điểm:
– Tạo ra tiếng ồn và nhiệt độ cao khi vận hành, có quán tính lớn khi giảm tốc độ. Để khắc phục, có thể sử dụng động cơ DC không có chổi than.
5. Ứng dụng Động cơ servo trong các ngành
Các lĩnh vực sử dụng đa dạng bao gồm hầu hết các ngành công nghiệp chế biến, sản xuất, đóng gói, lắp ráp và nhiều ứng dụng khắt khe khác đòi hỏi sự linh hoạt và chính xác, như:
– Trong máy bay điều khiển bằng sóng vô tuyến: để điều khiển vị trí và chuyển động của thang máy.
– Trong robot công nghiệp: điều khiển chuyển động mạnh mẽ, mượt mà và định vị chính xác.
– Trong ngành hàng không vũ trụ: duy trì chất lỏng thủy lực trong các hệ thống phức tạp.
– Trong thiết bị điện tử như DVD hoặc đầu phát Blue-ray Disc: để mở rộng hoặc phát lại các khay đĩa một cách mượt mà và chính xác.
– Trong ngành công nghiệp ô tô: duy trì tốc độ và các chức năng khác của xe với độ chính xác và linh hoạt.
Trong các lĩnh vực ứng dụng tự động hóa khác:
– Định vị radar và anten: Động cơ servo được sử dụng để điều khiển vị trí của anten và radar theo mong muốn của người sử dụng.
– In ấn: Trong máy in, động cơ servo được sử dụng để di chuyển các bộ phận in và quét.
– Xe điều khiển quân sự và nghiên cứu: Động cơ servo được lắp đặt và điều khiển các bánh xe, cung cấp momen xoắn cần thiết để điều khiển di chuyển, dừng, tăng tốc và vượt qua địa hình.
– Cửa thông minh: Hệ thống cửa tự động thường thấy tại siêu thị, văn phòng và tòa nhà sử dụng động cơ servo để mở và đóng cửa tự động.
– Dệt may: Máy dệt và máy kéo sợi sử dụng động cơ servo trong cơ cấu chuyển động để đạt được độ chính xác cao.
6. Các hãng sản xuất động cơ servo
Có rất nhiều hãng sản xuất động cơ servo trong ngành công nghiệp, bao gồm:
– Yaskawa (Nhật Bản)
– Mitsubishi (Nhật Bản)
– Omron (Nhật Bản)
– Fuji (Nhật Bản)
– ABB (Nhật Bản)
– Schneider (Pháp)
– Siemens (Đức)
– Panasonic (Nhật Bản)
– Delta (Đài Loan)
– LiteOn (Đài Loan)
