Motor Bước Từ Dẫn Từ Vĩnh Cửu

Motor bước từ có nam châm vĩnh cửu có cấu trúc stator tương tự như motor biến trở đơn tầng. Rôto của nó, có hình trụ, được tạo thành từ các cực nam châm làm từ thép có độ giữ từ cao. Trên stator, các cuộn dây tập trung đặt trên các cực đối diện nhau được nối tiếp, tạo thành một cuộn dây hai pha.

Việc căn chỉnh các cực rôto với răng stator phụ thuộc vào việc kích thích cuộn dây. Ví dụ, hai cuộn dây AA’ được nối tiếp để tạo thành một cuộn dây cho Pha A. Tương tự, hai cuộn dây BB’ được nối tiếp để tạo thành một cuộn dây Pha B. Hình dưới đây minh họa một motor bước từ có nam châm vĩnh cửu 4/2 cực, cung cấp một biểu đồ về cấu trúc và cấu hình cuộn dây của nó.

Trong Hình (a), dòng điện chảy từ đầu đến cuối Pha A. Cuộn dây pha được đánh dấu là A, và dòng điện được ký hiệu là iA+. Hình này mô tả trường hợp khi cuộn dây pha được kích thích bằng dòng điện iA+. Kết quả là, cực nam của rôto bị hút bởi Pha A của stator. Do đó, các trục từ của stator và rôto căn chỉnh hoàn hảo, với góc dịch chuyển α=0∘.

Tương tự, trong Hình (b), dòng điện đi qua từ đầu đến cuối Pha B. Dòng điện được ký hiệu là iB+, và cuộn dây được đánh dấu là B. Khi xem Hình (b), có thể thấy rằng cuộn dây Pha A không có dòng điện, trong khi Pha B được kích thích bởi dòng điện iB+. Cực stator sau đó hút cực rôto tương ứng, khiến rôto quay 90 độ theo chiều kim đồng hồ. Tại giai đoạn này, α=90∘.

Hình (c) minh họa tình huống khi dòng điện chảy từ cuối đến đầu Pha A. Dòng điện này được biểu diễn bằng iA−, và cuộn dây được đánh dấu là iA−. Cần lưu ý rằng dòng điện iA− có hướng ngược lại so với iA+. Trong trường hợp này, cuộn dây Pha B được giải phóng năng lượng, và cuộn dây Pha A được kích hoạt bởi dòng điện iA−. Kết quả là, rôto tiếp tục di chuyển thêm 90 độ theo chiều kim đồng hồ, và góc dịch chuyển đạt α=180∘.

Trong Hình (d) ở trên, dòng điện chảy từ cuối đến điểm bắt đầu của Pha B, được ký hiệu là iB−, và cuộn dây tương ứng được đánh dấu là B−. Tại thời điểm này, Pha A được giải phóng năng lượng, trong khi Pha B được kích thích. Kết quả là, rôto tiến thêm 90 độ, và góc dịch chuyển α đạt 270∘.

Để hoàn thành một vòng quay đầy đủ của rôto, đạt α=360∘, rôto di chuyển thêm 90 độ khi cuộn dây Pha B được giải phóng năng lượng và Pha A được kích thích. Trong motor bước từ có nam châm vĩnh cửu, hướng quay được xác định bởi cực tính của dòng điện pha. Đối với quay theo chiều kim đồng hồ, trình tự kích thích pha là A, B, A−, B−, A, trong khi đối với quay ngược chiều kim đồng hồ, trình tự trở thành A, B−, A−, B, A.

Sản xuất rôto nam châm vĩnh cửu với số lượng cực lớn gặp nhiều thách thức. Do đó, loại motor bước từ này thường bị giới hạn ở các bước lớn, từ 30∘ đến 90∘. Những động cơ này có quán tính lớn hơn, dẫn đến tốc độ gia tăng thấp hơn so với motor bước từ biến trở. Tuy nhiên, chúng có ưu điểm là motor bước từ có nam châm vĩnh cửu có thể tạo ra lực kéo lớn hơn so với motor bước từ biến trở.