Tìm hiểu về AC Servo Motor: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và tính ứng dụng

AC servo Motor là một khái niệm còn khá mới. Tuy nhiên, động cơ này giúp khách hàng ứng dụng trong hệ thống xưởng in bao bì, cắt CNC và di chuyển trục. Lợi thế nổi bật của phương pháp này ở khả năng chính xác cực lớn, đáp ứng tiêu chuẩn đến từ Milimet. Bài viết này sẽ chỉ ra khái niệm, nguyên lý hoạt động cùng tính ứng dụng trong thực tiễn.

Khái niệm AC Servo Motor là gì?

Về bản chất sản phẩm là 1 động cơ xoay chạy bằng điện 3 pha. Chúng hoạt động dựa trên nguyên lý nam châm vĩnh cửu. Tương tự  như các loại động cơ trong máy bơm hay máy quạt. 

Tuy nhiên, điểm khác biệt của thiết bị này so với các động cơ thông thường là khả năng tích hợp nhiều công cụ điện tử và cảm biến. Nhờ vậy, khả năng truyền thông tin và điều khiển mang lại hiệu quả cao hơn. Thiết bị này được xem là giải pháp tiên tiến cho nền công nghiệp 4.0 hiện nay khi khả năng xử lý dữ liệu nhanh chóng và tính chính xác cao.

Tìm hiểu về cấu tạo của động cơ Servo AC

Về mặt cấu tạo, động cơ Servo AC được tạo nên từ 3 thành phần chính: 

Phần 1: Bộ điều khiển

Bộ điều khiển bao gồm các bộ phận chính như màn hình, nút bấm, các thiết bị tiếp nhận và phát đi thông tin. Chúng có chức năng tiếp nhận các thông tin về tốc độ, vị trí, moment được truyền.Sau đó hiển thị kết quả trên màn hình chính. 

Nhờ khả năng này, người dùng có thể dễ dàng tùy chỉnh các thông số. Bên cạnh đó, bạn cũng có thể thiết lập PLC để động cơ hoạt động 1 cách thích hợp theo nhu cầu sử dụng của cá nhân.

Phần 2: Bộ khuếch đại Servo

Bộ phận này có chức năng tiếp nhận thông tin dưới dạng code từ bộ mã hóa. Sau đó chúng sẽ di chuyển về bộ điều khiển để hiển thị trên màn hình. 

Bên cạnh đó, chúng còn có thể sửa đổi kết quả thực tế. Từ đó, giảm mức chênh lệchkhi động cơ hoạt động. Đặc điểm được khách hàng ưa chuộng đến từ khả năng tự động hóa cực cao. Chúng góp phần mang lại tính chính xác đáp ứng các nhu cầu sử dụng khắt khe nhất.

Phần 3: Thiết bị dò và dẫn động

Phần 3 được ví là “trái tim” của một AC Servo Motor. Chúng được tạo nên từ 2 phần chính là động cơ và bộ mã hóa sản phẩm.

Trong đó,động cơ được cấu tạo từ Rotor và Stator. Với cuộn dây dẫn thứ cấpđược làm từ chất liệu nhôm hoặc đồng. Ngoài ra nam châm, phanh điện từ hoạt động theo ứng dụng của hiện tượng vận hành từ nam châm vĩnh cửu. .

Nguyên lý hoạt động của động cơ AC Servo Motor

Bộ sản phẩm này hoạt động dựa trên nguyên tắc điều chế độ rộng xung, hay còn gọi với tên khoa học là PWM. Về cơ bản, góc quay của chúng liên quan đến thời lượng của xung. Bạn có thể áp dụng mã PIN để điều khiển thiết bị này. 

Về chế độ điều khiển động cơ, chúng được vận hành bởi 3 cơ chế chính. Tốc độ, vị trí và lực moment. Tùy theo mục đích sử dụng, bạn có thể lựa chọn và có chế độ cài đặt phù hợp. 

Khách hàng cần đặc biệt chú ý khi mỗi AC Servo chỉ có thể tương thích với một drive duy nhất của chính bảng đó. Lúc này, chúng mới có khả năng vận hành bình thường. Trường hợp xảy ra hư hỏng động cơ, có thể là cháy cuộn dây, chúng có thể làm sai với thông số của hãng sản xuất. Lúc này, cách tốt nhất là bạn nên nhờ sự can thiệp từ kỹ thuật viên của công ty hoặc nhà sản xuất.

Một số dòng sản phẩm Servo Motor chính

Bộ sản phẩm AC Servo Delta

Chúng đến từ thương hiệu nổi tiếng Delta Electronics. Các bộ phần của thiết bị này khá gần gũi với phần lớn người dùng. Đặc điểm nổi bật của sản phẩm bởi độ ổn định cao cùng khả năng xử lý tốc độ nhanh đến chóng mặt. Ngoài ra, chúng có thể thực hiện nhiều những chức năng như tự động chống nhiễu, tự động dò tìm thông số. Một số ưu điểm nổi bật của sản phẩm AC Servo Delta có thể kể đến như:

• Đa dạng về mẫu mã sản phẩm, kiểu dáng, đặc biệt thiết kế tinh tế, luôn tạo ra sự tò mò đến khách hàng.
• Mức giá cả của sản phẩm khá cạnh tranh trên thị trường do đó lượng tiêu thụ chưa hề có dấu hiệu giảm sút. 

Bộ sản phẩm AC Servo Mitsubishi

Về bộ sản phẩm của thương hiệu này, dưới đây là một số đặc điểm nổi bật:

• Sản phẩm có độ sử dụng phổ biến với khả năng tiết kiệm kinh tế cao. Chúng có độ phân giải tốt lên đến 17 bit, tốc độ xử lý đến 500 rpm và đặc biệt lệnh xung có thể nhận được đạt trị số 500khz. 
• Hiện tại, Servo Mitsubishi MR J4 là dòng Servo mới nhất của Mitsubishi. Chúng có tốc độ bus mạng SSCNET III/H III/H 0.222 ms, 0.444 ms, 0.888 ms. Khả nang xử lý nhanh gấp 3 lần các thiết bị cũ. Ngoài ra, khá dễ để khách hàng kết nối và đặc biệt tiết kiệm điện năng tiêu thụ.

Bộ sản phẩm AC Servo Yaskawa

• AC Servo Yaskawa Sigma-5 mang lại hiệu quả cao nhất trong số các thiết bị thuộc ngành công nghiệp. Chúng có thể đáp ứng tần số chưa từng có, giảm tối đa thời gian cài đặt và tăng độ chính xác trong điều khiển thiết b
• AC Servo Yaskawa Sigma-7có thiết kế với tính năng vượt trội,hoạt động với tốc độ cao. Sản phẩm này đặc biệt đem lại hiệu quả sử dụng tốt cho các nhà máy đóng gói, nhà máy chất bán dẫn và hệ thống nhà xưởng chế biến gỗ.

Ứng dụng của AC Servo Motor là gì?

Về thiết kế, chúng có kích thước khá nhỏ song chiếm vị trí quan trọng khi có thể điều khiển những vị trí với độ chính xác cực kỳ lớn. 

Ứng dụng điều khiển vị trí

Về mặt cơ cấu, chúng có thể là điện, thủy lực hoặc khí nén. Chúng đặc biệt có khả năng hỗ trợ điều khiển vị trí. 

Về mặt nguyên lý, chúng hoạt động dựa trên khả năng phản hồi âm. Với đầu vào có thể so sánh với vị trí thực tế của hệ thống cơ khí. Trị số sẽ được đo lường bằng một số loại cảm biến tại đầu ra. Tín hiệu sai số được định hình là khoản chênh lệch giữa giá trị thực tế và giá trị mong muốn được khuếch đại. Khả năng chuyển đổi dựa trên hệ thống theo hướng cần thiết để giảm hoặc loại bỏ sai số. 

Ứng dụng điều khiển tốc độ

Chúng có thể điều khiển tốc độ thông qua một thiết bị điều tốc. Nhờ vậy, điều chỉnh tốc độ theo nhu cầu và khả năng sử dụng của người dùng. Trong đó, điều tốc cơ khí ứng dụng cho động cơ hơi nước. Ngoài ra, chúng có thể tạo ra ảnh hưởng trong điều khiển tốc độ của bánh xe nước. 

Ứng dụng làm máy in công nghiệp

Đối với máy in công nghiệp, thiết bị này giúp tạ lực để xay các trục của động cơ. Nếu không có thiết bị này, tính ổn định thường thấp và quá trình in ấn sẽ gặp một số trục trặc. Bạn có thể thấy tính năng đặc biệt khi chúng giúp căng giấy và đảm bảo căng đều để không có nếp nhăn hoặc bề mặt lún trên giấy in. 

Ứng dụng làm máy cắt và tạo hình kim loại

Động cơ này giúp điều khiển chuyển động để tính chính xác tăng lên. Chúng tăng độ chính xác cho các thiết bị điện như: máy phay, máy tiện, mài, định tâm, đục lỗ. Không chỉ chính xác và tăng tính an toàn cho người sử dụng.

Ứng dụng trong dệt may

Động cơ servo giúp kiểm soát máy kéo sợi và dệt công nghiệp. Chúng tăng ổn định tốc độ của các máy móc này để đảm bảo tính ổn định khi sản xuất hàng hóa với chất lượng cao. 

Tìm hiểu về lịch sử hình thành và phát triển Servo

Những ứng dụng đầu tiên sử dụng các cơ cấu servo là hệ thống lái tàu thủy hỗ trợ. Chúng giúp đảo bánh lái di chuyển đến vị trí mong muốn.

Động cơ lái tàu là thiết bị điều khiển vị trí phản hồi đầu tiên. Chúng được sử dụng để xác định vị trí bánh lái của các con tàu vượt đại dương. Sau đó, John McFarlane Grey là người tiên phong trong lĩnh vực này. Thiết kế được công nhận được sử dụng trên tàu SS Great Eastern vào năm 1866. Nhà khoa học này xứng đáng được nhớ đến với khái niệm phản hồi. Đặc biệt thành tựu của ông được công nhận với nhiều bằng sáng chế giữa năm 1862 và 1868.

 Năm 1872 Andrew Betts Brown phát minh thành công động cơ tổ hợp (telemotor). Chúng cho phép tạo ra các cơ cấu giữa phòng điều khiển. Đặc biệt, giúp động cơ được đơn giản hóa đi rất nhiều. Hiện tại, các động cơ lái hơi nước có các đặc điểm của một cơ cấu servo hiện đại. Chúng gồm một đầu vào, một đầu ra, một tín hiệu sai số, và hệ thống phương tiện để khuếch đại tín hiệu.

Trên đây là các kiến thức quan trọng về động cơ AC servo Motor. Hy vọng các chia sẻ này hữu ích đến quý bạn đọc. Nhờ đó, chúng ta hiểu thêm về một thiết bị có tính ứng dụng cao trong đời sống và sản xuất.