Động cơ Servo là gì? Cấu tạo, phân loại và ứng dụng

Tiếp nối chuỗi bài về thiết bị tự động hóa thì hôm nay TKĐ sẽ tổng hợp những điều mà bạn cần biết về động cơ Servo. Nếu bạn đang có nhu cầu tìm hiểu để lựa chọn và sử dụng thì đừng bỏ lỡ bài viết này, hãy khám phá cùng chúng tôi nhé.

động cơ servo

mã giảm giá shopee

Servo motor là gì?

Trong hệ thống, dây chuyền sản xuất tự động hóa ngày nay không thể thiếu Servo. Nó chính là 1 hệ thống truyền động, hồi tiếp vòng kín. Các động cơ Servo sẽ nhận tín hiệu từ lệnh của PLC và thực hiện chính xác, nhanh chóng.

Bộ Servo hoàn chỉnh sẽ bao gồm: 1 encoder, 1 motor Servo và 1 Servo driver. Chức năng chính của Servo đó là điều khiển vị trí, thay đổi tốc độ chính xác, điều chỉnh momen phù hợp với những ứng dụng công việc.

Thiết bị làm việc dựa trên cơ chế phản hồi âm. Nó sẽ chuyển đổi tín hiệu điện năng thành những chuyển động có kiểm soát.

động cơ servo là gì

Cấu tạo động cơ Servo

Một động cơ Servo sẽ bao gồm 2 phần chính đó là rotor và stator. Tuy nhiên, mỗi loại cụ thể sẽ có điểm khác biệt.

Mô tơ Servo AC được xem giống với động cơ bước vì có nhiều nét tương đồng với động cơ bước. Stator là cuộn dây cuốn riêng biệt và rotor là nam châm vĩnh cữu. Trong motor Servo AC chia thành 2 loại nhỏ:

+ Động cơ AC Servo không đồng bộ cấu tạo gồm: cuộn cảm chính, dây dẫn thứ cấp, vòng đoản mạch, bộ dò.

+ Động cơ AC Servo đồng bộ cấu tạo đơn giản hơn gồm: bộ dò, cuộn cảm chính, và một nam châm vĩnh cửu.

cấu tạo động cơ servo ac

Bộ chỉnh lưu, kẹp, bộ dò, chổi và cuộn cảm lõi, nam châm vĩnh cữu là những thành phần cấu tạo cơ bản của 1 một Servo DC. Loại motor dc Servo có chổi than có cấu tạo gồm: chổi than, stator, cuộn lõi và rotor. Servo motor DC không có chổi than đặc biệt hơn khi cuộn pha lắp ở rotor chính là động cơ vĩnh cữu.

cấu tạo động cơ servo dc

Đặc điểm kỹ thuật khác của Servo

Tất nhiên, mỗi hãng sản xuất sẽ cung cấp đủ hướng dẫn sử dụng cũng như thông số kỹ thuật. Tuy nhiên, cũng cần phải chú ý thêm những thông tin:

+ Kích thước mặt bích và cốt của động cơ điều này khá quan trọng đối với tính toán thi công gá, vị trí lắp.

+ Cốt của motor loại rãnh then hay cốt trơn. Một số loại mô tơ Servo công suất nhỏ có cốt trơn. Cốt có rãnh then dùng cho loại công suất lớn, có rãnh để gắn chốt nhằm tăng độ kết nối với hộp số hay khớp nối.

+ Tiêu chuẩn chống dầu motor là một yếu tố cần thiết nhất là đối với các Servo làm việc trong môi trường có dầu nhớt. Tiêu chuẩn càng cao thì sẽ càng tăng độ bền của thiết bị.

+ Mô tơ có thắng cơ không? Thường người ta sẽ chọn cho những hệ thống khi mất điện để tránh trục Z máy CNC rơi xuống phôi.

Nguyên lý điều khiển Servo

Động cơ motor Servo có rotor là một nam châm vĩnh cửu. Từ trường tạo ra mạnh. Stator của động cơ sẽ quấn vào những cuộn dây một cách riêng biệt. Sau đó, nó được cấp nguồn điện và hoạt động theo 1 trình tự thích hợp để làm quay rotor. Điện được cấp vào cuộn dây đúng thời điểm thì lúc này chuyển động quay của rotor sẽ phụ thuộc vào pha của dòng điện và tần số dòng điện. Dòng điện sẽ phân cực và chạy trong cuộn dây stator.

Động cơ Servo như ThuyKhiDien đã giới thiệu ở phần cấu tạo thì nó được tạo nên từ hệ thống vòng khép kín. Tín hiệu đầu ra của Servo sẽ được nối với mạch điều khiển. Khi động cơ quay liên tục, vận tốc và vị trí sẽ hồi tiếp, truyền đến mạch này.

Khi có những tác nhân ảnh hưởng lên chuyển động quay, ngăn cản động cơ quay thì cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận tín hiệu chưa đạt vị trí mong muốn. Mạch sẽ tiếp tục điều chỉnh những sai lệch này cho đến khi động cơ đạt được vị trí và tốc độ chính xác nhất.

nguyên lý điều khiển servo

Các loại Servo motor

Người ta dựa trên dòng điện mà phân chia thành 2 loại Servo motor:

Động cơ DC Servo

Loại động cơ DC Servo được thiết kế để ứng dụng vào những hệ thống sử dụng dòng điện nhỏ hơn. Nó được phân chia thành 2 loại đó là: Động cơ DC Servo 1 chiều có chổi than và loại không có chổi than.

DC Servo chuyên dùng cho máy nén khí, máy bơm nước…

động cơ dc servo

Động cơ AC Servo

Đây chính là loại motor xoay chạy bằng dòng điện xoay chiều 3 pha. Nó hoạt động dựa trên nguyên lý nam châm vĩnh cửu. Điểm khác biệt của thiết bị này đó là tích hợp thêm cảm biến, công cụ điện tử để điều khiển và truyền thông tin.

Do cấu tạo và hoạt động nên động cơ AC Servo thích hợp để dùng trong động cơ đặc biệt, dùng khi xử lý dòng điện cao thế, các máy móc công nghiệp như: máy phay, máy tiện, máy mài, máy CNC.

động cơ ac servo

Ưu nhược điểm của mô tơ Servo

Ở phần trên chúng tôi đã giới thiệu về đặc điểm của 2 thiết bị nay. Giờ chúng ta khám phá ưu nhược điểm của từng loại nhé.

Servo DC

Ưu điểm

Điểm nổi bật của Servo DC đó chính là dễ sử dụng, giá thành phải chăng. Nó có thể giúp con người kiểm soát tốc độ động cơ chính xác kể cả tốc độ mô men xoắn.

Nhược điểm

Trong môi trường không có bụi bẩn không thích hợp thì các chổi than bị giới hạn tốc độ cũng như sức đề kháng bổ sung nên các hạt sẽ bị mài mòn. Nó còn có thể gây ra tiếng ồn. Nhiệt độ làm việc cao, khi giảm tốc độ thì quán tính cao.

Servo AC

Ưu điểm

So với Servo DC thì loại AC điều khiển tốc độ tốt hơn, không có dao động khi điều khiển trên toàn vùng tốc độ. Hiệu suất làm việc cao, luôn hơn 90% và ít tỏa ra nhiệt.

Servo AC có thể điều khiển với tốc độ cao, điều khiển vị trí chính xác. Thông thường, những Servo ac làm việc trong môi trường không có bụi, tiếng ồn nhỏ, momen xoắn, quán tính thấp…

Nhược điểm

Điểm duy nhất mà khách hàng cần cân nhắc khi sử dụng Servo AC đó là việc điều khiển nó phức tạp hơn. Những thông số tại ổ đĩa cần điều chỉnh thông số PID để có thể xác định nhu cầu kết nối nhiều hơn.

Ứng dụng của động cơ Servo

Động cơ Servo được ứng dụng rất nhiều trong sản xuất công nghiệp. Tại hầu hết các máy móc, dây chuyền tại các nhà máy chế biến, sản xuất, đóng gói, lắp ráp đều có Servo. Chúng tôi sẽ giới thiệu ứng dụng của nó trong 4 nhóm ngành chính:

+ Trong hệ thống điều khiển thiết bị vận chuyển: Ngày nay, khi hầu hết các nhà áy chuyển mình từ sản xuất truyền thống sang kiểu hiện đại, tự động hóa, tinh vi hơn thì thiết bị vận chuyển là một bộ phận không thể thiếu. Servo được lắp đặt để giúp việc di chuyển máy móc, nguyên liệu hay thành phẩm trên hệ thống băng tải, tời.

+ Trong ngành sản xuất bao bì, giấy, may mặc công nghiệp: Động cơ Servo sẽ giúp điều khiển tốc độ nhanh chậm của các cuộn bao, cuộn giấy, cuộn vải, chỉ theo nhu cầu cắt, in ấn, dập hình sử dụng, làm việc.

ứng dụng động cơ servo trong may mặc

+ Trong ngành điện, điện tử: Đây có thể nói là ngành sử dụng Servo nói riêng và các thiết bị tự động hóa nói chung nhiều nhất. Servo AC thường được dùng bởi nó có thể đảm bảo độ chính xác gần như tuyệt đối cùng độ chính xác cao khi cần lắp ráp thiết bị điện tử, các con chip lên bảng mạch.

+ Trong ngành sản xuất nhựa: Nếu như trước đây người ta làm cho các vật liệu nhựa chảy ra và đùn vào khuôn để chế tạo bằng hệ thống thủy lực thì nay hệ thống Servo sẽ được lắp trên máy đùn khuôn mẫu với mục đích là tiết kiệm điện năng tối đa.

ứng dụng của động cơ servo trong máy đùn

+ Trong ngành sản xuất đồ uống, nước giải khát và thực phẩm: Sử dụng mô tơ Servo trong quy trình sản xuất thực phẩm sẽ đảm bảo an toàn và chất lượng.

ứng dụng của động cơ servo

Những hãng sản xuất Servo motor

Panasonic, Yaskawa, Mitsubishi là 3 hãng cung cấp Servo motor nổi tiếng nhất hiện nay.

Servo Panasonic

Panasonic là một hãng thiết bị đến từ Nhật Bản. Sản phẩm của hãng không chỉ nổi tiếng ở Việt Nam mà còn nhiều nước trên thế giới. Thiết bị Servo motor của hãng có tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế.

Bạn có thể tham chọn những dòng Servo Minas: A, A3, A4, E, A5, A6 hoặc lựa chọn theo công suất W: 50W, 100W, 200W, 400W hay 750W, 1000W, 1500W, 2000W.

Servo Mitsubishi

Ở Nhật Bản thì ngoài Panasonic kể trên thì chúng ta nên nhắc đến ông lớn Mitsubishi. Đây là hãng chuyên về thiết bị tự động hóa..

Biến tần, PLC, HMI, Servo, tủ điện… là những thiết bị của hãng được tin dùng tại nhiều nước Đông Nam Á mà còn nhiều nước trên thế giới.

Servo của Mitsubishi khá đa dạng với nhiều loại có công suất từ 0.1 kw đến 50 kw, 55kw.

Ngoài ra, hãng còn cung cấp bộ điều khiển Servo Mitsubishi, Jack cắm driver Servo, Driver Servo Mitsubishi, cáp kết nối Servo Mitsubishi, Cáp motor Cáp Encoder Servo Mitsubishi…

Servo Yaskawa

Một thương hiệu uy tín về Servo nữa đó là hãng Yaskawa đến từ Nhật Bản. Những dòng Servo như: Sigma-S, Sigma-5 và Sigma-7 được sử dụng tại các nhà máy sản xuất ô tô, lắp ráp linh kiện điện tử, sản xuất nhựa, dệt sợi, may mặc…

Ngoài ra người dùng có thể cân nhắc chọn Servo Fuji, Servo ABB, Servo Siemens, Servo Schneider…

So sánh động cơ Servo và động cơ bước

Để tiện cho khách hàng quan sát thì chúng tôi sẽ lập bảng so sánh cụ thể giữa động cơ bước và động cơ sero:

Yếu tố so sánh Động cơ Servo motor Động cơ bước
Tốc độ Nhanh từ 3000 rpm – 5000 rpm Chậm từ 1000 rpm – 2000 rpm
Mạch Driver Mạch phức tạp, chỉ có thể đặt mua Mạch đơn giản, có thể chế tạo
Phương pháp điều khiển Vòng kín Vòng hở
Độ nhiễu và rung Rung rất ít, hầu như không đáng kể Có độ rung đáng kể
Hiện tượng trượt bước Nếu tải đặt vào tăng thì cũng khó xảy ra trượt bước Khi quá tải lớn thì có thể xảy ra
Giá thành Giá cao Giá rẻ
Độ phân giải Độ phân giải phụ thuộc vào encoder. Từ 0.36° (1000 PPR) – 0.036° (10000 PPR) Độ phân giải chia thành:

+ 2 pha HB: Từ 1.8° (200 PPR) hoặc 0.9° (400 PPR)
+ 5 pha HB: Từ0.72° (500 PPR) hoặc 0.36° (1000 PPR)

Giá động cơ Servo

Chắc hẳn giá động cơ Servo là vấn đề mà các bạn đang quan tâm. Tùy theo từng loại và từng hãng sản xuất cụ thể mà giá thành của thiết bị có thể dao động từ vài triệu cho đến hàng chục triệu đồng.

Hiện nay, giá của các Servo motor thường bị chi phối bởi nhiều yếu tố như: Công suất motor, loại mới nguyên seal hay là hàng cũ, thương hiệu có độ uy tín bao nhiêu và lượng hàng hóa trên thị trường như thế nào, có sẵn không? Nếu cần biết giá, bạn gọi phone ngay cho chúng tôi để được hỗ trợ nhé.

Cách chọn động cơ Servo

Xác định ứng dụng cần sử dụng

Điều đầu tiên mà khi chọn động cơ Servo bạn phải suy nghĩ đó là: Dùng cho ứng dụng nào?

Đối với những công việc yêu cầu độ chính xác gần như tuyệt đối và tốc độ cao thì người dùng có thể cân nhắc lựa chọn Servo AC. Tuy nhiên, lưu ý cho khách hàng đó là chi phí đầu tư sẽ nhỉnh hơn. Thường thì các kỹ sư của công ty sẽ hỗ trợ để người dùng có thể biết được loại máy móc có nhất thiết dùng Servo loại đó đáp ứng nhu cầu vận hành hay không?

Nếu như người dùng mong muốn chi phí thấp hơn thì có thể sử dụng Servo thường, Servo bước kết hợp với biến tần.

Để biết được loại Servo đó có đáp ứng yêu cầu của ứng dụng hay không thì kỹ thuật phải cân nhắc nhiều yếu tố khác nhau trước khi khuyên khách hàng: Chi phí và khả năng kinh tế đầu tư, đặc tính của máy, yêu cầu kỹ thuật..

cachs chọn servo motor

Tính toán công suất cần dùng

Công suất mô tơ Servo là bước thứ 2 cần phải làm. Để tìm được công suất của motor Servo đối với máy móc mới thì cần có những thông số chính xác về tải, kết cấu cơ khí. Việc tính toán này sẽ được thực hiện bởi các kỹ sư, kỹ thuật viên có kinh nghiệm và kiến thức tốt về cơ khí, điện, máy móc. Bởi nếu tính toán tư thừa sẽ gây lãng phí còn nếu tính toán thiếu thì sẽ tốn thêm thời gian và công sức để đổi motor Servo.

Đối với những loại thay thế cho Servo cũ thì việc lựa chọn dễ dàng hơn vì chỉ cần chọn đúng công suất của Servo bạn đang sử dụng hoặc cao hơn thì chắc chắn sẽ làm việc được.

Xác định thông số kỹ thuật

Sau khi đã có thông số động cơ thì người dùng phải tiến hành chọn driver sao cho phù hợp với động cơ đó.

Một driver được cho là phù hợp khi đọc được encoder và tương tích với công suất của motor. Một số loại Servo của các hãng được thiết kế có thể cho phép công suất driver lớn hơn công suất motor.

Cuối cùng là bạn nên quan tâm đến thông số điều khiển tốc độ, vị trí. Driver là loại nhận xung hay chạy truyền thông.

Hy vọng những kiến thức này sẽ giúp bạn chọn Servo được chính xác, nhanh chóng, tiết kiệm chi phí và đáp ứng được những yêu cầu công việc.

5/5 (1 bình chọn)

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *