Động cơ AC servo là một dạng motor điện đồng bộ (nam châm vĩnh cửu) có cấu tạo đặc biệt, được tích hợp cảm biến vòng quay (encoder, resolver) để gửi tín hiệu vị trí và tốc độ về bộ điều khiển, tạo thành chu trình điều khiển vòng kín, giúp tăng độ chính xác và thời gian đáp ứng khi hoạt động.
Servo có nghĩa là hệ thống điều khiển có phản hồi hay là một chu trình điều khiển vòng kín, phát âm theo tiếng Việt là “sơ-vô”.
Cấu tạo
Thường được cấu tạo bởi 3 bộ phận chính.
Rotor (phần quay) được cấu tạo bởi nam châm vĩnh cửu.
Stator (phần tĩnh) được cấu tạo bởi cuộn dây.
Encoder hoặc resolver (cảm biến vận tốc) thường gắn ở đuôi động cơ.
Tham khảo: Khóa học servo online miễn phí
Encoder/Resolver
Cảm biến vòng quay là một phần quan trọng của motor servo, có chức năng hồi tiếp vị trí và tốc độ quay, đặc trưng chính là độ phân giải. Ví dụ, servo có độ phân giải encoder là 2500 xung/vòng, có thể điều khiển motor mỗi bước quay 1/2500 vòng. Độ phân giải của cảm biến vòng quay ảnh hưởng đến sai số của máy móc, với độ phân giải hiện tại dao động từ 2500 đến 2^24 xung trên một vòng.
Phần lớn servo hiện nay sử dụng encoder; một số dòng công suất lớn hoặc làm việc trong môi trường khắc nghiệt sử dụng resolver để tăng khả năng chống nhiễu và độ bền.
Mô-men lực (Torque)
Mô-men lực (torque) là khả năng kéo tải của motor theo phương thẳng đứng, đơn vị thường là N.m. Ví dụ: motor có lực 10 N.m có khả năng kéo trực tiếp một vật khoảng 1 kg theo phương thẳng đứng.
Mô-men đặc trưng bởi torque định mức và torque cực đại tức thời. Mô-men và tốc độ thường tỷ lệ nghịch với nhau, có nghĩa là cùng 1 công suất nếu momen càng lớn thì tốc độ định mức sẽ càng chậm. Ví dụ như động cơ servo 1.5kW tốc độ định mức 3000v/phút sẽ có momen thấp hơn so với loại có tốc độ định mức 1500v/phút.
Thông số cơ khí
Đường kính, chiều dài của cốt, cốt có rãnh then để gắn chốt, trên cốt có ren hay không?
Kích thước mặt bích( tròn), khoảng cách lỗ bắt ốc.
Chiều dài tổng thể của động cơ
Việc xác định các kích thước cơ khí quan trọng trong việc thay thế hoặc tính toán liên quan tới làm đồ gá, gắn nhông hay puly.
Ưu điểm
Nhờ cấu tạo đặc biệt như đã phân tích ở trên mà động cơ AC servo có thể mang lại những lợi ích như sau:
Chính xác cao
Thích hợp cho những ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao như:
Hệ máy CNC chấn, đột, dập: di chuyển các trục x, y, z chính xác.
Cánh tay robot: phối hợp giữa các trục tạo ra chuyển động liên hợp, uyển chuyển.
Dây chuyền chiết rót, đóng gói: chạy và dừng đúng vị trí.
Máy cắt bao bì: dùng cho trục dao cắt để giúp máy có thể cắt theo những vị trí đã được lập trình sẵn trên PLC.
Tiết kiệm điện năng
Cấu tạo như một động cơ đồng bộ nên hệ số công suất rất cao, có thể lên tới 0.95. Nên khi sử dụng thay thế cho động cơ 3 pha không đồng bộ sẽ giúp tiết kiệm được đáng kể lượng điện năng tiêu thụ.
Chính nhờ lợi ích này mà hiện nay động cơ servo được lắp đặt rất nhiều ở những dòng máy ép nhựa đời mới. Máy sẽ được lắp motor servo công suất từ 37 kW kèm driver chạy theo tín hiệu áp suất và lưu lượng của dầu thủy lực.
Kích thước nhỏ gọn
Động cơ servo có kích thước nhỏ gọn hơn rất nhiều so với động cơ 3 pha thường. Vì vậy mà những loại máy móc yêu cầu kích thước nhỏ gọn như trong các loại máy móc trong ngành y tế, dược phẩm thì cũng được gắn servo rất phổ biến.
Ưu điểm khác
Cấu tạo có ít bộ phận bị mài mòn do cơ khí nên có độ bền cao hơn một số loại dùng chổi than.
Tiếng ồn trong quá trình hoạt động thấp.
Thích hợp sử dụng cho ứng dụng yêu cầu đảo chiều nhanh tức thời nhờ khả năng đáp ứng tốc độ cao.
Thương hiệu và dòng servo phổ biến
Yaskawa: Các dòng sgda, sgdb, sgdm, sgdh, sgds, sgdv, sgd7s, có chất lượng và độ bền rất tốt, giá thành khá cao.
Mitsubishi: Các dòng j2, j2s, j3, j4, xuất hiện nhiều trong hệ máy CNC và công cụ nhập khẩu.
Panasonic: Các dòng Minas A, A3, A4, A5, A6 có giá thành cạnh tranh nhất trong các thương hiệu Nhật Bản.
Delta: dòng đời cũ A, AB, dòng đời trung: A2, B2, dòng đời mới: A3, B3; giá thành rẻ, độ ổn định chưa cao.