Động cơ bước từ trở (VR): cấu tạo, nguyên lý, góc bước và cách chạy lại
Động cơ bước từ trở (variable reluctance, viết tắt VR, còn gọi là động cơ bước biến từ trở hay động cơ bước phản kháng) là loại động cơ bước có rôto làm bằng thép từ mềm có răng, hoàn toàn không có nam châm vĩnh cửu. Rôto quay vì luôn bị kéo về vị trí mà đường sức từ đi qua dễ nhất, tức từ trở nhỏ nhất, so với pha stato đang có điện. Cấp điện lần lượt từng pha thì rôto nhảy từng bước một.
Đây là kiểu động cơ bước ra đời sớm nhất và từng có mặt trong máy công cụ điều khiển số đời đầu, máy in kim, máy vẽ, thiết bị đo. Ngày nay động cơ bước từ trở gần như đã nhường chỗ cho loại hybrid, nhưng nguyên lý của nó vẫn là nền tảng để hiểu mọi động cơ bước, vẫn còn trong giáo trình, bộ thí nghiệm và một số máy cũ cần sửa chữa. Hiểu đúng loại motor này giúp bạn nhận ra nó khi tháo máy, chọn mạch chạy phù hợp và không nhầm với động cơ từ trở đóng cắt (SRM) dùng trong máy hút bụi hay xe điện.
Nội dung
- 1. Động cơ bước từ trở là gì
- 2. Cấu tạo động cơ bước từ trở
- 3. Công thức tính góc bước động cơ từ trở
- 4. Đặc tính mô-men của động cơ bước từ trở
- 5. Trình tự cấp điện cho động cơ bước từ trở 3 pha
- 6. So sánh động cơ bước từ trở với nam châm vĩnh cửu và hybrid
- 7. Cách nhận biết động cơ bước từ trở
- 8. Chạy lại động cơ bước từ trở tháo máy cũ
- 9. Động cơ bước từ trở khác gì động cơ từ trở đóng cắt (SRM)
- 10. Ứng dụng của động cơ bước từ trở: trước đây và hiện nay
- 11. Câu hỏi thường gặp về động cơ bước từ trở
1. Động cơ bước từ trở là gì
Động cơ bước từ trở là động cơ biến chuỗi xung điện thành chuyển động quay theo từng góc cố định, trong đó mô-men sinh ra hoàn toàn nhờ sự thay đổi từ trở của mạch từ khi rôto xoay. Không có nam châm, không có chổi than, không có dây quấn trên rôto.
Nguyên lý "từ trở nhỏ nhất"
Khi một cuộn dây stato có điện, từ thông chạy qua cực stato, vượt khe hở không khí, vào răng rôto rồi quay về. Khe hở không khí có từ trở rất lớn so với thép, nên mạch từ luôn có xu hướng tự rút ngắn khe hở. Kết quả là răng rôto gần nhất bị kéo thẳng hàng với cực stato đang có điện. Khi răng đã thẳng hàng, lực kéo theo phương quay bằng không và rôto đứng yên tại đó. Ngắt pha này, cấp pha kế tiếp lệch đi một chút, rôto lại bị kéo sang vị trí thẳng hàng mới: đó là một bước.
Mô-men không phụ thuộc chiều dòng điện
Mô-men của motor từ trở tỉ lệ với bình phương dòng điện nhân với tốc độ thay đổi điện cảm theo góc quay (T ≈ ½ · i² · dL/dθ). Vì dòng điện bị bình phương, đảo chiều dòng không làm đảo chiều lực. Đây là điểm khác căn bản so với motor có nam châm: motor VR chỉ cần dòng một chiều, chiều quay do thứ tự cấp điện các pha quyết định, không do chiều dòng.
Tổng quan về toàn bộ họ động cơ bước, gồm cả nam châm vĩnh cửu và hybrid, có ở bài động cơ bước; bản đồ phân loại chi tiết theo cấu tạo, số pha, kích thước có ở bài các loại động cơ bước.
2. Cấu tạo động cơ bước từ trở
Một động cơ bước từ trở gồm stato có dây quấn và rôto thép có răng, đặt trong vỏ có hai nắp ổ bi. Mọi đặc tính của motor đều nằm ở hình học của răng và cực.
Stato
- Lõi stato ghép từ các lá thép kỹ thuật điện mỏng, có các cực lồi hướng vào tâm.
- Mỗi cực mang một cuộn dây tập trung. Hai cực đối diện nhau thường nối thành một pha để từ thông đi xuyên qua rôto và lực hướng tâm cân bằng.
- Motor 3 pha cơ bản có 6 cực stato, motor 4 pha có 8 cực. Ở motor góc bước nhỏ, bề mặt mỗi cực được xẻ thêm nhiều răng nhỏ cùng bước răng với rôto.
Rôto
- Khối thép từ mềm (sắt non hoặc lá thép silic ghép) có răng đều quanh chu vi.
- Không nam châm, không dây quấn, nên rôto nhẹ, quán tính nhỏ và chịu được nhiệt độ cao hơn rôto nam châm.
- Số răng rôto luôn khác số cực stato. Chính độ lệch này tạo ra bước: khi một nhóm răng thẳng hàng với pha đang có điện, các răng khác lệch so với pha kế tiếp một khoảng bằng đúng một bước.
Khe hở không khí
Khe hở giữa răng rôto và cực stato rất nhỏ, thường chỉ vài phần trăm milimét. Khe hở càng nhỏ thì sự chênh lệch từ trở giữa vị trí thẳng hàng và lệch hàng càng lớn, mô-men càng cao. Vì vậy ổ bi mòn hoặc rôto bị cạ là lỗi rất nặng với motor VR: khe hở thay đổi làm motor yếu hẳn, kêu và mất bước.
Kiểu một tầng và nhiều tầng
- Một tầng (single-stack): tất cả các pha nằm chung một lõi stato, kiểu phổ biến trong giáo trình và motor cỡ nhỏ.
- Nhiều tầng (multi-stack): motor gồm nhiều cụm stato–rôto xếp dọc trục, mỗi cụm là một pha. Các rôto gắn thẳng hàng trên cùng trục, còn các stato lệch nhau một phần (1/số pha) bước răng. Kiểu này cho góc bước nhỏ với mô-men lớn, từng được dùng trong máy công cụ điều khiển số đời đầu và thiết bị cỡ lớn.

Như hình trên, vỏ vuông, bích 4 lỗ và bó dây nhiều màu không cho biết motor là từ trở hay hybrid. Muốn phân biệt phải kiểm tra bằng tay và đồng hồ đo, trình bày ở mục 7.
3. Công thức tính góc bước động cơ từ trở
Góc bước của động cơ bước từ trở một tầng được tính theo công thức:
θ = 360° / (m × Nr), trong đó m là số pha, Nr là số răng rôto.
Công thức tương đương theo số cực: θ = 360° × |Ns − Nr| / (Ns × Nr), với Ns là số cực stato. Hai cách tính cho cùng kết quả khi cấu hình đúng chuẩn. Với motor nhiều tầng, m là số tầng (mỗi tầng một pha), Nr là số răng của mỗi rôto.
| Cấu hình | Số cực stato | Số răng rôto | Góc bước | Số bước/vòng |
| 3 pha cơ bản | 6 | 4 | 30° | 12 |
| 3 pha, rôto 8 răng | 6 | 8 | 15° | 24 |
| 3 pha, cực có răng nhỏ | 6 | 40 | 3° (nửa bước 1,5°) | 120 (240) |
| 4 pha cơ bản | 8 | 6 | 15° | 24 |
Ví dụ tính nhanh
- Motor 3 pha, rôto 8 răng: 360 / (3 × 8) = 15°. Đây là cấu hình VR 3 pha 15° kinh điển, 24 bước một vòng.
- Motor 3 pha rôto 40 răng (ví dụ quen thuộc trong giáo trình Trung Quốc về động cơ bước phản kháng): 360 / (3 × 40) = 3°, chạy kiểu nửa bước còn 1,5°.
- Suy ngược: tem ghi 3 pha, 7,5° thì rôto có 360 / (3 × 7,5) = 16 răng.
Vì sao VR 3 pha 15° phổ biến
Rôto 8 răng và stato 6 cực là cấu hình đơn giản nhất cho góc bước đủ nhỏ để định vị cơ cấu đơn giản, lại dễ gia công: răng to, khe hở dễ giữ. Khi cần góc bước nhỏ hơn, nhà sản xuất xẻ răng nhỏ trên mặt cực stato thay vì tăng số cực, vì số cực nhiều thì không đủ chỗ quấn dây.
Motor VR 4 pha 8 cực/6 răng 15° trong các máy Nhật đời cũ được phân tích ở bài động cơ bước 4 pha.
4. Đặc tính mô-men của động cơ bước từ trở
Đặc tính mô-men là điểm khiến động cơ bước từ trở khác hẳn hai loại có nam châm, và cũng là lý do chính khiến nó bị thay thế.
Không có mô-men hãm (detent torque)
Mô-men hãm là lực giữ trục ở các nấc khi motor không có điện, sinh ra do nam châm rôto hút vào răng stato. Motor VR không có nam châm nên khi ngắt điện, trục quay tự do, không có nấc. Một số motor để lâu có thể còn chút từ dư trong thép, cảm giác hơi nặng tay, nhưng rất nhỏ và không đều.
Hệ quả thực tế
- Mất điện là mất vị trí: tải trên trục đứng sẽ rơi, trục bàn máy bị rung có thể trôi.
- Phải giữ dòng khi đứng yên nếu muốn giữ vị trí, kể cả trong lúc chờ lệnh.
- Không tận dụng được mô-men hãm để giảm dòng chờ như với motor hybrid.
Mô-men giữ và đường cong mô-men theo góc
Khi một pha có điện, nếu dùng tay vặn trục lệch khỏi vị trí cân bằng, lực kéo về tăng dần rồi giảm, có dạng gần hình sin theo góc. Giá trị lớn nhất gọi là mô-men giữ. Với cùng kích thước, mô-men giữ của motor VR thường thấp hơn hybrid đáng kể vì không có từ thông nam châm cộng thêm.
Rôto nhẹ, nhảy bước nhanh nhưng dễ dao động
Rôto không nam châm có quán tính nhỏ nên motor VR tăng tốc nhanh, tần số khởi động cao so với motor nam châm vĩnh cửu cùng cỡ. Đổi lại, mỗi bước lớn (15°, 30°) làm rôto vọt quá rồi dao động quanh vị trí đích trước khi dừng hẳn. Ở một số dải tần số, dao động này cộng hưởng làm motor rung mạnh, kêu và mất bước. Motor VR góc bước lớn kêu "lách cách" rõ hơn hẳn motor hybrid 1,8°.
Mô-men ghép giữa các pha không tuyến tính
Vì mô-men tỉ lệ với bình phương dòng điện, chia nhỏ dòng theo hình sin–cosin như driver vi bước của motor hybrid không cho các vị trí trung gian đều nhau. Motor VR vì vậy hầu như chỉ chạy bước đủ hoặc nửa bước; vi bước có thể làm được về lý thuyết nhưng cần bảng dòng riêng cho từng motor và độ chính xác không cao. Về độ chính xác góc và cách nâng độ chính xác ở các loại motor hiện đại, xem bài động cơ bước độ chính xác cao.
5. Trình tự cấp điện cho động cơ bước từ trở 3 pha
Với motor VR, mỗi pha chỉ cần một công tắc đóng ngắt dòng một chiều. Chiều quay phụ thuộc thứ tự pha, tốc độ phụ thuộc tần số đổi pha. Có ba kiểu kích từ thường dùng, gọi theo kiểu Trung Quốc là "ba pha ba nhịp đơn", "ba pha ba nhịp đôi" và "ba pha sáu nhịp".
Kích một pha (bước đủ, một pha có điện)
| Nhịp | Pha A | Pha B | Pha C |
| 1 | Có điện | – | – |
| 2 | – | Có điện | – |
| 3 | – | – | Có điện |
Mỗi nhịp rôto quay đúng một góc bước. Đơn giản nhất, tốn ít điện nhất, nhưng ở thời điểm chuyển pha chỉ có một pha giữ rôto nên dao động lớn.
Kích hai pha (bước đủ, hai pha cùng có điện)
| Nhịp | Pha A | Pha B | Pha C |
| 1 | Có điện | Có điện | – |
| 2 | – | Có điện | Có điện |
| 3 | Có điện | – | Có điện |
Góc bước không đổi nhưng vị trí cân bằng nằm giữa hai pha, rôto luôn có hai pha cùng kéo nên ổn định hơn, ít dao động hơn, đổi lại dòng tiêu thụ gấp đôi.
Kích xen kẽ (nửa bước, sáu nhịp)
| Nhịp | Pha A | Pha B | Pha C |
| 1 | Có điện | – | – |
| 2 | Có điện | Có điện | – |
| 3 | – | Có điện | – |
| 4 | – | Có điện | Có điện |
| 5 | – | – | Có điện |
| 6 | Có điện | – | Có điện |
Góc bước giảm một nửa (15° thành 7,5°, 3° thành 1,5°), chạy êm hơn, là kiểu được dùng nhiều nhất trên máy cũ dùng motor VR 3 pha.
Đảo chiều quay
Chỉ cần đảo thứ tự: A → C → B thay cho A → B → C. Không đảo chiều dòng, không đổi đầu dây cuộn. Với motor 4 pha cách làm tương tự, đảo A-B-C-D thành D-C-B-A.
Lưu ý khi tự lập trình trình tự
- Không cấp hai pha đối nhau một cách vô nghĩa (ví dụ bỏ nhịp) vì rôto có thể nhảy ngược hoặc đứng yên tùy vị trí.
- Nhịp đầu tiên khi bật máy có thể làm rôto giật tới vị trí cân bằng gần nhất, tối đa nửa vòng răng: cần về gốc lại sau khi cấp điện.
- Tăng tốc dần từ tần số thấp, không phát ngay tần số cao vì motor VR dễ trượt bước khi khởi động.
6. So sánh động cơ bước từ trở với nam châm vĩnh cửu và hybrid
Ba họ động cơ bước khác nhau ở rôto. Bảng dưới gom các điểm khác biệt quan trọng khi chọn hoặc thay thế motor.
| Tiêu chí | Từ trở (VR) | Nam châm vĩnh cửu (PM) | Hybrid |
| Rôto | Thép có răng, không nam châm | Nam châm nhiều cực, không răng | Nam châm dọc trục kẹp giữa hai đĩa thép có răng |
| Góc bước thường gặp | 30°, 15°, 7,5°, vài loại 3° và 1,5° | 7,5°, 15°, 18° | 1,8°, 0,9°; 3 pha 1,2°; 5 pha 0,72° |
| Mô-men hãm khi mất điện | Không có | Có, rõ | Có, nhỏ hơn PM |
| Mô-men trên cùng kích thước | Thấp | Thấp | Cao nhất |
| Phụ thuộc chiều dòng | Không | Có | Có |
| Mạch điều khiển | Công tắc một chiều mỗi pha | Đơn cực hoặc lưỡng cực | Driver lưỡng cực, vi bước |
| Vi bước | Hầu như không | Hạn chế | Tốt |
| Tình trạng thị trường | Hiếm, chủ yếu máy cũ, bộ thí nghiệm | Phổ biến cỡ nhỏ, có hộp số | Phổ biến nhất |
Vì sao hybrid thay thế VR
Motor hybrid lấy cấu trúc răng của VR để có góc bước nhỏ và thêm nam châm để có mô-men lớn, mô-men hãm và đáp ứng tuyến tính với dòng, nhờ đó chạy vi bước tốt. Với cùng giá thành, hybrid cho mô-men cao hơn, êm hơn, chính xác hơn. Khi cần thay motor VR trên máy cũ, phương án thực tế nhất thường là đổi sang hybrid kèm driver mới thay vì tìm motor VR cùng mã.
Khi nào motor VR vẫn có lý do tồn tại
- Môi trường nhiệt độ cao, nơi nam châm có nguy cơ khử từ.
- Ứng dụng cần trục quay tự do khi mất điện, ví dụ cơ cấu phải dùng tay xoay được khi tắt máy.
- Thiết bị đặc thù cần rôto chịu va đập, không lo vỡ nam châm.
- Giảng dạy, vì nguyên lý dễ quan sát và dễ tính toán nhất.
Motor cỡ nhỏ thông dụng như 28BYJ-48 hay motor đảo gió điều hòa thuộc nhóm PM, không phải VR.

7. Cách nhận biết động cơ bước từ trở
Motor tháo máy thường mất tem hoặc tem chỉ còn mã nội bộ. Có thể nhận biết motor VR theo trình tự từ đơn giản đến kỹ hơn.
Bước 1: Xoay tay trục khi chưa cấp điện
Motor VR quay trơn, không có nấc. Motor hybrid và PM có nấc hãm đều đặn, cảm nhận rõ khi xoay chậm. Đây là dấu hiệu nhanh và đáng tin nhất.
Bước 2: Chập dây rồi xoay lại
Với motor có nam châm, chập các đầu dây của một pha rồi xoay tay sẽ thấy nặng hẳn vì nam châm quay tạo điện áp cảm ứng và dòng hãm. Motor VR không có nam châm nên chập dây hay không, cảm giác xoay vẫn như nhau. Cách này giúp loại trừ trường hợp motor hybrid có mô-men hãm quá nhỏ khó cảm nhận.
Bước 3: Đếm dây và đo điện trở
- Motor VR 3 pha thường ra 4 dây (3 đầu pha + 1 dây chung) hoặc 6 dây (3 cuộn rời). Một số loại nối sao ra 3 dây, khi đó dễ nhầm với motor 3 pha khác; cách phân biệt motor 3 dây có ở bài động cơ bước 3 dây.
- Motor VR 4 pha thường ra 5 dây (4 pha + chung) hoặc 8 dây.
- Điện trở các pha bằng nhau. Nếu đo thấy có dây chung đi tới 3 cuộn bằng nhau, khả năng cao là VR 3 pha, vì motor hybrid 2 pha không có cấu hình này.
Bước 4: Đọc tem và mã
- Góc bước lớn kết hợp số pha 3 hoặc 4 (ví dụ 3 pha 15°, 3 pha 7,5°, 4 pha 15°) là dấu hiệu mạnh của motor VR.
- Hàng Trung Quốc có cụm "BF" trong mã (viết tắt của 步进 反应式, động cơ bước phản kháng), khác với "BYG" là hybrid.
- Tài liệu tiếng Anh ghi "variable reluctance" hoặc "VR"; tiếng Đức ghi "Reluktanz-Schrittmotor"; tiếng Nga ghi "реактивный шаговый двигатель".
Bước 5: Thử bằng một pin
Cấp dòng một chiều nhỏ (giới hạn bằng điện trở hoặc nguồn có hạn dòng) vào một pha, xoay tay thấy trục có vị trí "bắt" rõ; đổi chiều nguồn vào chính pha đó, vị trí bắt vẫn y nguyên. Với motor nam châm, đổi chiều dòng sẽ làm vị trí giữ dịch đi. Đây là phép thử phân biệt chắc chắn nhất.
8. Chạy lại động cơ bước từ trở tháo máy cũ
Motor VR vẫn chạy được với linh kiện hiện đại, miễn là chọn đúng kiểu mạch. Phần quan trọng nhất là hiểu rằng driver lưỡng cực thông dụng cho hybrid không dùng được.
Vì sao driver A4988, DRV8825, TB6600 không hợp
Các driver này có hai cầu H, sinh dòng hai chiều dạng sin–cosin cho đúng 2 pha. Motor VR 3 pha cần 3 kênh, motor VR 4 pha cần 4 kênh, mỗi kênh chỉ cần dòng một chiều. Ghép tạm hai cầu H vào motor VR 4 pha có thể làm motor nhúc nhích, nhưng khi driver đảo chiều dòng thì motor không đổi lực, vi bước không có tác dụng và chuyển động rất giật.
Mạch phù hợp: công tắc một chiều mỗi pha
- Mỗi pha một transistor hoặc MOSFET kênh N đóng ngắt phía âm, dây chung nối nguồn dương.
- Mỗi cuộn một diode dập ngược song song để hấp thụ điện áp cảm ứng khi ngắt; thiếu diode, transistor sẽ hỏng rất nhanh.
- Motor nhỏ có thể dùng mảng Darlington có sẵn diode như ULN2003, ULN2803 (mỗi kênh tối đa khoảng 500 mA, ghép song song kênh nếu cần); chi tiết về IC này có ở bài điều khiển động cơ bước bằng ULN2003.
- Motor dòng lớn hơn dùng MOSFET mức logic có dòng định mức dư nhiều lần dòng pha, lắp tản nhiệt.
- Vi điều khiển hoặc PLC đầu ra transistor phát trình tự theo các bảng ở mục 5.
Chọn điện áp và hạn dòng
- Nếu tem ghi điện áp, đó là điện áp cấp trực tiếp cho cuộn khi không có mạch hạn dòng. Cấp đúng điện áp tem thì dòng đúng định mức, nhưng motor chỉ chạy được tốc độ thấp.
- Máy cũ thường dùng điện trở nối tiếp với cuộn và nguồn cao hơn (gọi là mạch L/R) để dòng tăng nhanh hơn, chạy được tốc độ cao hơn. Điện trở này tỏa nhiệt nhiều, cần chọn công suất đủ lớn.
- Thiết bị đời sau dùng mạch hai mức áp (cấp áp cao lúc đầu nhịp để dòng tăng nhanh, sau đó chuyển sang áp thấp để giữ dòng) hoặc băm xung hạn dòng. Có thể tái tạo bằng cách cho MOSFET băm PWM theo tín hiệu đo dòng qua điện trở shunt.
Tốc độ và về gốc
- Bắt đầu từ tần số thấp, khoảng vài chục bước mỗi giây, tăng dần cho tới khi motor bắt đầu mất bước rồi lùi lại một khoảng an toàn.
- Mỗi lần cấp điện, cho motor về công tắc gốc, vì motor không giữ vị trí khi tắt máy.
- Nếu motor rung mạnh ở một dải tốc độ, chuyển sang kích hai pha hoặc nửa bước, hoặc tránh dải đó bằng cách tăng tốc nhanh qua.
Lưu ý an toàn khi thử motor tháo máy
- Luôn có diode dập ngược trên mỗi cuộn hoặc dùng IC đã tích hợp diode.
- Không để cuộn có điện liên tục ở điện áp cao hơn tem khi motor đứng yên lâu nếu không có hạn dòng.
- Motor trục đứng phải có phanh hoặc cơ cấu tự hãm vì motor VR mất lực hoàn toàn khi ngắt điện.
- Kiểm tra ổ bi và khe hở trước khi chạy: rôto cạ stato sẽ phá lớp cách điện và làm hỏng răng.
Khi nào nên thay hẳn motor
Nếu motor VR chỉ đóng vai định vị đơn giản trên máy cũ, việc đổi sang motor hybrid 2 pha kèm driver vi bước thường cho kết quả tốt hơn: mô-men cao hơn, có mô-men hãm, chạy êm và driver dễ mua. Cần đổi lại số bước trên bộ điều khiển cho khớp góc bước mới. Với tải cần mô-men lớn hoặc tốc độ cao, có thể cân nhắc motor servo có encoder phản hồi; còn cơ cấu chỉ cần quay liên tục chậm, không cần định vị, thì động cơ giảm tốc mini đơn giản hơn nhiều.
9. Động cơ bước từ trở khác gì động cơ từ trở đóng cắt (SRM)
Động cơ từ trở đóng cắt (switched reluctance motor, SRM) có cùng nguyên lý với động cơ bước từ trở: stato có cuộn tập trung, rôto thép có cực lồi, không nam châm, mô-men sinh ra nhờ xu hướng giảm từ trở. Vì vậy nhiều tài liệu tiếng Việt gọi chung là "động cơ từ trở", dễ gây nhầm lẫn khi tìm kiếm và mua bán.
| Tiêu chí | Động cơ bước từ trở (VR) | Động cơ từ trở đóng cắt (SRM) |
| Mục đích | Định vị theo bước, vòng hở | Quay liên tục, truyền công suất |
| Cảm biến vị trí rôto | Không cần | Bắt buộc (cảm biến hoặc ước lượng không cảm biến) |
| Cách đổi pha | Theo xung lệnh từ bộ điều khiển | Theo vị trí rôto thực tế |
| Số răng rôto | Nhiều răng nhỏ, góc bước nhỏ | Ít cực lớn (ví dụ stato 6 cực, rôto 4 cực; stato 8 cực, rôto 6 cực) |
| Công suất thường gặp | Vài watt đến vài chục watt | Vài trăm watt đến hàng trăm kilowatt |
| Ứng dụng | Máy cũ, thiết bị đo, thí nghiệm | Máy hút bụi tốc độ cao, máy giặt, máy nén, quạt công nghiệp, xe điện, máy khai thác mỏ |
Điểm khác cốt lõi
Motor bước VR chạy vòng hở: bộ điều khiển phát bao nhiêu xung thì motor đi bấy nhiêu bước, không cần biết rôto đang ở đâu. SRM giống motor không chổi than: mạch công suất phải biết vị trí rôto để đóng đúng pha ở đúng thời điểm, nhờ đó quay liên tục với hiệu suất cao ở tốc độ lớn. Cấu hình SRM 6/4 hay 8/6 có thể trùng số cực với motor VR giáo trình, nhưng hình dạng cực, vật liệu, cách quấn dây và bộ điều khiển hoàn toàn khác.
Hệ quả khi mua và thay thế
- Không dùng driver động cơ bước để chạy SRM công suất lớn và ngược lại.
- Tìm phụ tùng cho máy hút bụi, máy giặt dùng motor từ trở phải tìm theo mã SRM của hãng, không tìm theo "động cơ bước".
- Với tải công suất lớn quay liên tục trong nhà xưởng, lựa chọn thông dụng vẫn là motor điện 3 pha không đồng bộ kèm biến tần, dễ thay thế và sửa chữa hơn SRM.
10. Ứng dụng của động cơ bước từ trở: trước đây và hiện nay
Giai đoạn phổ biến
- Máy công cụ điều khiển số đời đầu: motor VR nhiều tầng góc bước nhỏ kéo bàn máy qua vít me.
- Máy in kim, máy vẽ (plotter), máy ghi biểu đồ, thiết bị đọc băng giấy: cần định vị đơn giản, rôto nhẹ để bước nhanh.
- Ổ đĩa và thiết bị lưu trữ đời đầu, cơ cấu đếm, đồng hồ và thiết bị đo cần chuyển động theo nấc.
Hiện nay
- Bộ thí nghiệm, mô hình giảng dạy điện tử công suất và điều khiển: motor VR cho thấy rõ nguyên lý từ trở, công thức góc bước và ảnh hưởng của trình tự kích từ.
- Sửa chữa, duy trì máy cũ trong xưởng cơ khí, nhà máy dệt, in ấn còn dùng motor VR.
- Một số cơ cấu đặc thù cần rôto không nam châm: nhiệt độ cao, cần trục tự do khi mất điện, môi trường có bụi sắt từ (nam châm sẽ hút bụi vào khe hở).
Ở các ứng dụng mới như máy in 3D, CNC mini, máy đóng gói, động cơ bước hybrid và servo đã thay thế hoàn toàn. Nếu cần tăng mô-men cho cơ cấu định vị chậm, ghép thêm hộp giảm tốc cho motor hybrid là cách làm phổ biến hơn nhiều so với tìm motor VR cỡ lớn.
11. Câu hỏi thường gặp về động cơ bước từ trở
- Động cơ bước từ trở và động cơ bước biến từ trở có phải là một? Đúng, đây là cùng một loại, chỉ khác cách dịch thuật ngữ "variable reluctance". Một số giáo trình còn gọi là động cơ bước phản kháng, dịch từ tiếng Trung "反应式" và tiếng Nga "реактивный". Cả ba tên đều chỉ motor có rôto thép có răng, không nam châm.
- Vì sao động cơ bước từ trở không có mô-men hãm khi mất điện? Mô-men hãm sinh ra do nam châm rôto hút vào răng stato. Rôto motor VR chỉ là thép từ mềm, không tự có từ trường, nên khi không có dòng trong cuộn dây thì không có lực nào giữ trục. Trục quay trơn tay và tải có thể trôi khi tắt máy.
- Làm sao tính góc bước khi biết số pha và số răng rôto? Lấy 360° chia cho tích số pha và số răng rôto. Motor 3 pha rôto 8 răng có góc bước 15°, 3 pha rôto 40 răng có góc bước 3°. Chạy kiểu nửa bước thì góc bước giảm còn một nửa.
- Đổi chiều quay động cơ bước từ trở 3 pha bằng cách nào? Đảo thứ tự cấp điện các pha, ví dụ từ A-B-C sang A-C-B. Đảo hai đầu dây của một cuộn không làm đổi chiều quay, vì lực kéo của motor VR không phụ thuộc chiều dòng điện.
- Motor từ trở có chạy vi bước được không? Rất hạn chế. Mô-men tỉ lệ với bình phương dòng điện nên chia dòng hình sin không tạo ra các vị trí trung gian đều nhau. Thực tế motor VR chỉ chạy bước đủ hoặc nửa bước; muốn chuyển động mịn nên đổi sang motor hybrid.
- Vì sao motor VR chạy kêu lách cách và rung hơn motor hybrid? Góc bước của motor VR thường lớn (15°, 7,5°) và rôto không có nam châm làm tắt dao động, nên mỗi bước rôto vọt quá rồi dao động quanh vị trí đích. Kích hai pha cùng lúc hoặc chạy nửa bước giúp giảm rõ tiếng kêu.
- Động cơ bước từ trở có mạnh hơn động cơ bước hybrid cùng cỡ không? Không. Cùng kích thước, motor hybrid có từ thông nam châm cộng thêm nên mô-men giữ cao hơn đáng kể. Ưu điểm của motor VR là rôto nhẹ, quán tính nhỏ và không lo khử từ, không phải lực kéo.
- Phân biệt động cơ bước từ trở với động cơ từ trở đóng cắt SRM thế nào? Motor bước VR chạy vòng hở theo xung, công suất nhỏ, dùng định vị. SRM bắt buộc có cảm biến hoặc thuật toán xác định vị trí rôto để đổi pha, quay liên tục với công suất lớn, gặp trong máy hút bụi, máy giặt, xe điện. Hai loại không thay thế cho nhau và dùng bộ điều khiển khác nhau.
- Mã motor có chữ BF là loại gì? Trong cách đặt mã của Trung Quốc, "BF" chỉ động cơ bước phản kháng, tức từ trở, còn "BYG" là hybrid và "BYJ" là nam châm vĩnh cửu có hộp số. Số đứng trước thường là đường kính hoặc cỡ vỏ tính bằng mm.
- Motor VR 3 pha 4 dây đấu thế nào? Một dây là điểm chung của ba cuộn, nối với nguồn dương; ba dây còn lại là đầu các pha, nối qua công tắc (transistor, MOSFET) xuống âm. Đo điện trở: từ dây chung tới ba dây kia có giá trị bằng nhau, giữa hai đầu pha bất kỳ có giá trị gấp đôi.
- Motor VR có tự giữ vị trí khi đứng yên mà vẫn cấp điện không? Có, khi còn dòng trong pha thì rôto bị giữ ở vị trí thẳng hàng với mô-men giữ định mức. Nhưng nếu giảm dòng chờ quá thấp để motor bớt nóng, lực giữ giảm theo bình phương dòng, nhanh hơn so với motor có nam châm, nên cần thử lại lực giữ thực tế với tải.






