Động cơ bước SMT-11HY3401, SMT-11HY3406, SMT-11HY4401

Động cơ bước SMT-11HY3401, SMT-11HY3406 và SMT-11HY4401 là các dòng động cơ bước lai 2 pha kích thước siêu nhỏ gọn (NEMA 11 Stepper Motor) chuyên dụng thuộc phân khúc thiết bị truyền động điều khiển vị trí chính xác cao. Động cơ hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi chuỗi tín hiệu xung số thành chuyển động quay từng góc bước cơ học cố định, hỗ trợ kiểm soát tuyệt đối về vị trí tọa độ, tốc độ quay và chiều quay mà không bắt buộc phải trang bị thêm cảm biến hồi tiếp encoder phức tạp. Với kích thước mặt bích chuẩn NEMA 11 vuông vắn 28.2 × 28.2 mm, góc bước chuẩn hóa 1.8° ± 5% (tương ứng 200 bước/vòng ở chế độ bước đủ), dải dòng điện định mức tiết kiệm điện năng 0.7 A – 0.8 A, sản phẩm cung cấp các tùy chọn chiều dài thân linh hoạt gồm 34 mm (mô-men giữ 60 – 67 mN.m) và 45 mm (mô-men giữ đạt tới 95 mN.m). Cấu trúc cuộn dây đạt cấp cách điện an toàn Class B với điện trở cách điện cao ≥ 100 MΩ (ở điện áp 500V DC), trọng lượng siêu nhẹ chỉ 0.12 – 0.16 kg, đáp ứng hoàn hảo yêu cầu lắp đặt trong các cơ cấu máy có không gian chật hẹp như đầu đùn máy in 3D, thiết bị xét nghiệm y tế, máy cấp phôi tự động SMT và cụm bàn trượt vi chỉnh.

1. Ưu điểm kỹ thuật nổi bật

Chuẩn kích thước NEMA 11 siêu nhỏ gọn 28.2 × 28.2 mm, tối ưu hóa không gian gá lắp: Thiết kế mặt bích vuông siêu mỏng nhẹ với trọng lượng chỉ 120g – 160g, cho phép bố trí trực tiếp lên các cánh tay robot mini, đầu chuyển động trục Z hoặc cụm gá kiểm tra vi mô mà không làm gia tăng tải trọng quán tính.
Góc bước chuẩn 1.8° độ chính xác cao ±5%, triệt tiêu tích lũy sai số vị trí: Độ sai lệch góc bước chỉ nằm trong phạm vi ±5% và hoàn toàn không bị tích lũy qua các vòng quay liên tục, mang lại khả năng lặp lại vị trí dừng cực kỳ tin cậy trong các chu trình điều khiển tự động lặp.
Mô-men giữ (Holding Torque) mạnh mẽ 60 – 95 mN.m ở mức tiêu thụ dòng cực thấp: Tối ưu hóa mạch từ khe hở không khí giữa stato và rôto giúp động cơ sinh lực giữ phôi chắc chắn từ 60 mN.m (dòng thân 34mm) đến 95 mN.m (dòng thân 45mm) chỉ với dòng định mức 0.7A – 0.8A, hạn chế tối đa sinh nhiệt cuộn dây.
Cấp cách điện Class B an toàn, vận hành bền bỉ ở chu kỳ đóng ngắt cao: Cuộn dây đồng nguyên chất bọc men cách điện chịu nhiệt cao kết hợp điện trở cách ly ≥ 100 MΩ (500V DC), đảm bảo tuổi thọ cơ học lâu dài và an toàn điện khi làm việc liên tục 24/7.
Điều khiển bước linh hoạt, tương thích hoàn hảo với mọi Driver bước thông dụng: Dễ dàng kết nối với các mạch điều khiển bước vi bước (Microstepping Drivers A4988, DRV8825, TMC2209, TB6600...), hỗ trợ chia nhỏ góc bước giúp chuyển động quay êm ái, giảm rung giật và triệt tiêu tiếng ồn tần số thấp.

2. Thông số kỹ thuật

Thuộc tính / Đặc tính kỹ thuật	SMT-11HY3401-7SK825	SMT-11HY3406-9SK825	SMT-11HY3406-9SK842	SMT-11HY4401-9SK825
Kích thước mặt bích (Flange Size)	28.2 × 28.2 mm	28.2 × 28.2 mm	28.2 × 28.2 mm	28.2 × 28.2 mm
Chiều dài thân tối đa (Body Length)	34 mm (Max)	34 mm (Max)	34 mm (Max)	45 mm (Max)
Góc bước chuẩn (Step Angle)	1.8° ± 5%	1.8° ± 5%	1.8° ± 5%	1.8° ± 5%
Số pha cuộn dây (Number of Phases)	2 pha	2 pha	2 pha	2 pha
Dòng điện định mức (Rated Current)	0.8 A (hoặc 0.7 A)	0.8 A	0.8 A	0.7 A
Điện áp định mức (Rated Voltage)	3.36 V – 4.5 V	3.36 V	3.36 V	4.69 V
Điện trở pha (Phase Resistance)	4.5 – 6.5 Ω ± 10%	4.5 Ω ± 10%	4.5 Ω ± 10%	6.7 Ω ± 10%
Độ tự cảm pha (Phase Inductance)	2.7 – 3.2 mH ± 20%	2.7 mH ± 20%	2.7 mH ± 20%	3.0 mH ± 20%
Mô-men giữ (Holding Torque)	60 – 67 mN.m	67 mN.m	67 mN.m	95 mN.m
Mô-men hãm (Detent Torque)	5 mN.m	5 mN.m	5 mN.m	8 mN.m
Quán tính rôto (Rotor Inertia)	9 g.cm²	9 g.cm²	9 g.cm²	15 g.cm²
Khối lượng thực tế (Mass)	≈ 0.12 kg	0.12 kg	0.12 kg	0.16 kg
Cấp cách điện / Điện trở cách điện	Class B / ≥ 100 MΩ	Class B / ≥ 100 MΩ	Class B / ≥ 100 MΩ	Class B / ≥ 100 MΩ

3. Cấu tạo

Động cơ bước SMT-11HY được chế tạo cơ khí chính xác gồm các cụm bộ phận đồng bộ:

Stato (Stator Assembly): Lõi thép kỹ thuật điện ghép từ các lá tôn silic dập rãnh siêu mỏng để giảm thiểu dòng điện xoáy Foucault. Bên trong quấn các cuộn dây đồng nguyên chất đạt cấp cách điện Class B, khi được cấp điện tuần tự sẽ sinh ra từ trường xoay từng nấc.
Rôto (Rotor Assembly): Là rôto nam châm vĩnh cửu đất hiếm được kẹp giữa hai vành răng thép mềm có bước răng mịn. Cấu trúc răng đối xứng tương tác trực tiếp với các cực từ của stato để dịch chuyển góc quay.
Trục động cơ (Motor Shaft): Chế tạo bằng thép hợp kim tôi cứng tôi mài chính xác, chịu lực xoắn và lực uốn hướng kính; đầu trục tiện phẳng vát mép (D-cut) giúp pully đai hoặc khớp nối trục siết ốc chí bám chặt không trượt.
Vỏ thân & Mặt bích gá (Housing & Flange): Thân nhôm đúc định hình kết hợp mặt bích NEMA 11 có 4 lỗ ren định vị tiêu chuẩn, giúp cố định vững chắc lên khung máy và tản nhiệt nhanh cho cuộn dây.
Cụm dây cáp kết nối (Lead Wires): 4 dây dẫn tín hiệu bọc vỏ cách nhiệt mềm mại, mã hóa màu sắc rõ ràng (pha A, pha B) giúp người dùng đấu nối nhanh chóng vào cọc công suất của bộ điều khiển bước.

4. Nguyên lý chuyển đổi xung điều khiển thành góc bước chính xác 1.8°

Cơ chế chuyển tiếp từ trường theo xung: Khi mạch điều khiển (Driver) cấp một xung điện áp vào cuộn dây stato, từ trường tại các cực stato lập tức thay đổi trạng thái cực tính. Dưới tác dụng của lực hút và lực đẩy từ trường, các răng trên rôto sẽ tự động căn thẳng hàng với các cực từ gần nhất của stato, làm trục động cơ quay nhích một góc đúng 1.8°.
Kiểm soát thông số vận hành hoàn toàn qua xung điện:
Kiểm soát vị trí: Góc quay tổng thể của trục tỉ lệ thuận chính xác với tổng số lượng xung (Pulse Count) được gửi từ PLC hoặc vi điều khiển. Cấp đúng 200 xung sẽ làm động cơ quay đúng một vòng tròn 360° (ở chế độ Full Step) mà không lo sai lệch vị trí.
Kiểm soát tốc độ: Vận tốc quay của trục tỉ lệ thuận trực tiếp với tần số phát xung (Pulse Frequency); xung càng nhanh thì động cơ quay càng nhanh trong dải đặc tính mô-men cho phép.
Đảo chiều quay: Chỉ cần đảo tín hiệu chiều (Direction Signal) trên Driver, trình tự kích từ các pha sẽ đảo ngược, làm động cơ chuyển đổi chiều quay theo chiều kim đồng hồ (CW) hoặc ngược chiều kim đồng hồ (CCW) tức thì.

5. Bảng so sánh Động cơ bước NEMA 11 SMT-11HY vs Động cơ bước NEMA 17 vs Động cơ bước NEMA 23 vs Động cơ Servo mini

Tiêu chí kỹ thuật	Động cơ bước NEMA 11 SMT-11HY	Động cơ bước NEMA 17 (42mm)	Động cơ bước NEMA 23 (57mm)	Động cơ Servo mini (AC/DC)
Kích thước mặt bích	28.2 × 28.2 mm (Siêu nhỏ)	42 × 42 mm (Trung bình)	57 × 57 mm (Lớn)	40 × 40 mm hoặc 60 × 60 mm
Dải mô-men giữ	60 – 95 mN.m (0.06 – 0.095 N.m)	0.28 – 0.55 N.m	1.2 – 3.6 N.m	0.16 – 0.64 N.m (Mô-men xoắn định mức)
Khối lượng động cơ	0.12 – 0.16 kg (Siêu nhẹ)	0.25 – 0.40 kg	0.60 – 1.2 kg	0.45 – 0.80 kg
Yêu cầu cảm biến hồi tiếp	Không cần Encoder (Vòng hở đơn giản)	Không cần Encoder (Hoặc vòng kín)	Không cần Encoder (Hoặc vòng kín)	Bắt buộc có Encoder độ phân giải cao
Độ phức tạp hệ thống	Rất thấp, cắm Driver xung chạy ngay	Thấp đến trung bình	Trung bình	Rất cao (Cần tuning thông số PID)
Chi phí đầu tư ban đầu	Cực kỳ tiết kiệm chi phí	Tiết kiệm	Phổ thông hợp lý	Rất đắt đỏ
Ứng dụng tối ưu	Cơ cấu hẹp, thiết bị y tế, máy in 3D nhỏ	Máy in 3D, máy laser, robot nhỏ	Máy phay CNC, máy gỗ, bàn trượt lớn	Máy gia công CNC tốc độ cao, robot tay

6. Ứng dụng

Cụm đầu đùn máy in 3D & Máy khắc laser mini: Kéo đẩy sợi nhựa in (Filament) nhịp nhàng với độ phân giải vi mô, giảm tải trọng đè lên trục X-Y giúp đầu in di chuyển tốc độ cao không rung giật.
Thiết bị y tế & Máy phân tích xét nghiệm sinh hóa tự động: Điều khiển cơ cấu bơm tiêm xy-lanh vi tích tích hợp (Syringe Pump), hút nhả dung dịch thuốc thử với thể tích chính xác tới từng microlit.
Đầu gắp linh kiện máy dán bề mặt (SMT Pick & Place): Điều khiển góc xoay định hướng linh kiện vi mạch điện tử trước khi đặt dán xuống bản mạch PCB.
Cơ cấu bàn trượt vi chỉnh quang học & Kính hiển vi tự động: Tích hợp với trục vít me bi bước nhỏ để tịnh tiến mẫu vật soi với độ lặp lại dưới 5 micron.
Thiết bị giám sát an ninh & Gimbal camera truyền hình: Xoay quét góc ống kính máy quay mượt mà, giữ góc tĩnh chắc chắn mà không tiêu tốn nhiều năng lượng pin dự phòng.

7. Câu hỏi thường gặp

Q: Động cơ bước SMT-11HY3401, SMT-11HY3406 và SMT-11HY4401 dùng để làm gì?

Trả lời: Động cơ được sử dụng để điều khiển chuyển động quay theo từng góc bước chính xác, phục vụ các cơ cấu định vị tọa độ, cấp phôi tự động, dẫn động bàn trượt vi chỉnh và thiết bị y tế tự động hóa.

Q: Ba model SMT-11HY3401, SMT-11HY3406 và SMT-11HY4401 khác nhau ở điểm nào?

Trả lời: Dòng SMT-11HY3401 và SMT-11HY3406 có chiều dài thân 34 mm, mô-men giữ 60–67 mN.m và khối lượng 120g; trong khi SMT-11HY4401 có thân dài hơn đạt 45 mm, khối lượng 160g và mô-men giữ mạnh mẽ hơn đạt tới 95 mN.m.

Q: Động cơ bước SMT-11HY có cần bộ điều khiển (Driver) riêng không?

Trả lời: Bắt buộc phải có Driver điều khiển tương thích. Động cơ bước không thể đấu nối trực tiếp vào nguồn điện DC thông thường mà cần Driver để băm xung, cấp dòng theo trình tự pha cuộn dây và nhận lệnh điều khiển từ PLC hoặc vi điều khiển.

Q: Có thể thay thế động cơ bước SMT-11HY bằng các dòng động cơ khác được không?

Trả lời: Hoàn toàn có thể thay thế khi động cơ mới đáp ứng tương đồng về kích thước mặt bích NEMA 11 (28.2mm), góc bước 1.8°, mô-men xoắn giữ, dòng điện định mức và đường kính trục ngõ ra.