Servo Motor là gì?

Servo Motor là một phần trong hệ thống điều khiển vòng kín, bao gồm nhiều bộ phận như: mạch điều khiển, thân động cơ, trục, chiết áp, bánh răng truyền động, bộ khuếch đại, cùng với bộ mã hóa (encoder) hoặc bộ phân giải.

Tổng quan về Servo Motor

Nói đơn giản thì Servo Motor là một thiết bị điện độc lập, được thiết kế để quay hoặc di chuyển các bộ phận máy móc với độ chính xác và hiệu suất rất cao. Khác với động cơ thông thường, Servo Motor có thể điều khiển được cả vị trí, tốc độ và góc quay theo đúng yêu cầu đặt ra.

Điểm đặc biệt của Servo Motor là nó hoạt động như một hệ thống vòng kín, tức là luôn có cảm biến phản hồi vị trí để đảm bảo động cơ di chuyển chính xác đến vị trí mong muốn. Bộ điều khiển chuyên dụng của Servo sẽ nhận tín hiệu điện (có thể là analog hoặc digital), sau đó xử lý và ra lệnh cho động cơ quay đến đúng vị trí lệnh đã đặt.

Bên trong động cơ, một encoder (bộ mã hóa) hoặc bộ phân giải sẽ liên tục cung cấp thông tin về tốc độ và vị trí thực tế, giúp hệ thống điều chỉnh chính xác trong suốt quá trình vận hành. Ngoài ra, Servo Motor thường được tích hợp với hệ thống bánh răng truyền động nhằm tối ưu hóa lực và tốc độ cho từng ứng dụng cụ thể.

Phân loại động cơ Servo

Nguyên lý hoạt động của Servo Motor

Servo Motor DC

• Gồm 4 thành phần chính là động cơ DC, cảm biến vị trí, cụm bánh răng và mạch điều khiển.
• Tốc độ động cơ DC phụ thuộc vào điện áp cung cấp.
• Điều chỉnh tốc độ bằng chiết áp hoặc bằng cách tạo xung điều khiển (Pulse Width Modulation - PWM).
• PLC hoặc bộ điều khiển sẽ tạo xung để kiểm soát tốc độ và vị trí động cơ.
• Cảm biến (thường là chiết áp) phản hồi vị trí thực tế về bộ điều khiển.
• Bộ khuếch đại sẽ so sánh vị trí hiện tại với vị trí yêu cầu, tạo ra sai số để điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ.
• Động cơ sẽ quay đến khi sai số bằng 0, đảm bảo vị trí và tốc độ đúng như mong muốn.

Servo Motor AC

Servo AC đồng bộ

• Gồm stato (khung + lõi stato + cuộn dây) và rôto (nam châm vĩnh cửu).
• Khi stato được cấp điện, rôto quay đồng bộ với từ trường quay của stato.
• Có hiệu suất cao vì không cần dòng điện trong rôto.
• Sử dụng encoder gắn trên rôto để phản hồi vị trí về bộ điều khiển.

Servo AC không đồng bộ (cảm ứng)

• Stato có cuộn dây phần ứng, rôto thường là dạng lồng sóc.
• Khi cấp điện xoay chiều vào stato, tạo ra từ trường quay (RMF).
• Từ trường này cảm ứng dòng điện trong rôto → tạo ra lực điện từ.
• Rôto quay cùng chiều nhưng với tốc độ thấp hơn từ trường stato (không đồng bộ).
• Hiện tượng này tuân theo định luật cảm ứng điện từ Faraday.

Tầm quan trọng của Servo Motor trong hệ thống CNC hiện đại

• Servo Motor giúp điều khiển chính xác vị trí và tốc độ, đảm bảo từng chi tiết gia công đạt kích thước đúng như lập trình, với độ sai số cực nhỏ.
• Động cơ Servo đảm bảo độ lặp lại cao trong sản xuất hàng loạt, giúp máy CNC thực hiện cùng một thao tác nhiều lần mà không bị sai lệch.
• Servo Motor giúp tăng tốc độ vận hành của máy CNC, nhờ khả năng phản hồi nhanh và kiểm soát chuyển động mượt mà, từ đó rút ngắn thời gian gia công.
• Hệ thống Servo với vòng phản hồi Encoder giúp hạn chế lỗi và tự điều chỉnh khi có sai lệch, giảm thiểu tình trạng hư hỏng máy và tiết kiệm chi phí sửa chữa.
• Servo Motor có khả năng ứng dụng linh hoạt cho cả chuyển động quay và chuyển động tuyến tính, phù hợp với nhiều loại máy CNC khác nhau như máy phay, máy tiện, máy cắt laser, máy in 3D.
• Servo Motor là nền tảng cho các công nghệ CNC hiện đại như gia công 5 trục, gia công tốc độ cao (HSC), và các hệ thống sản xuất tự động hóa có tích hợp robot công nghiệp.