Sức mạnh động cơ không chổi than: làm thế nào chúng hoạt động?

1. Động cơ không chổi than là gì?

Động cơ không chổi than hay còn gọi là động cơ DC (Brushless DC motor), là motor điện được chuyển mạch bằng điện tử với những nam châm điện dòng DC chuyển di rotor xung quanh stator. Động cơ không chổi than dùng bộ điều khiển để tạo ra sự chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học.

BLDC motor là động cơ đồng bộ, nghĩa là tốc độ rotor bằng với tốc độ từ trường. BLDC motor được sử dụng rộng rãi trong các vận dụng công nghiệp tự động, máy in, ô tô, tiêu dùng, y tế và thiết bị đo đạc.

2. Cấu tạo của động cơ DC không chổi than

Cũng giống với những động cơ đồng bộ thông thường, những cuộn dây BLDC được đặt lệch nhau 120 độ trong không gian của stator. Những thanh nam châm được gắn vững chắc vào thân rotor làm nhiệm vụ kích từ cho động cơ. Điểm khác biệt của động cơ BLDC so với những động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khác là thiết bị này bắt buộc phải cảm biến vị trí rotor để động cơ có thể hoạt động.

- Stator: Gồm có lõi sắt (những lá thép kỹ thuật điện ghép cách điện với nhau) và dây quấn. Cách quấn dây của BLDC khác so với cách quấn dây của động cơ xoay chiều 3 pha thông thường, sự đặc biệt này tạo nên sức phản điện động dạng hình thang.

- Rotor: Về cơ bản, rotor không khác so với những động cơ nam châm vĩnh cửu khác.

- Hall sensor: Vì đặc thù sức phản điện động có dạng hình thang nên cấu hình điều khiển thông thường của động cơ không chổi than cần có cảm biến để xác định vị trí của từ trường rotor so với các pha của cuộn dây stator. Để làm được điều đó, người ta thường dùng cảm biến hiệu ứng Hall sensor, gọi tắt là Hall.

Điểm đáng để ý là Hall sensor được gắn trên stator của BLDC chứ không phải trên rotor.

>> Xem thêm: Động cơ Siemens, Động cơ điện Mitsubishi

3. Nguyên lý hoạt động của động cơ brushless

Nguyên lý hoạt động của động cơ BLDC dựa trên lực tương tác của từ trường do stator tạo ra và nam châm vĩnh cửu trên rotor. Khi dòng điện chạy qua một trong ba cuộn dây stato sẽ tạo ra cực từ hút những nam châm vĩnh cửu gần nhất có cực từ trái dấu. Rotor sẽ tiếp chuyển động nếu dòng điện dịch chuyển sang một cuộn dây liền kề. Cấp điện lần lượt cho mỗi cuộn dây sẽ làm cho rotor quay theo từ trường quay.

Trong thực tại, để tăng lực tương tác, người ta sẽ cấp điện cùng lúc cả hai cuộn dây, trật tự chuyển tiếp giữa những cuộn dây được điều khiển bởi mạch điều khiển motor brushless.

4. Ưu và nhược điểm của động cơ không chổi than - Brushless motor

Ưu và nhược điểm của động cơ DC là gì? Toàn bộ sẽ được nêu rõ trong phần nội dung sau đây:

* Ưu điểm:

Do được kích từ nam châm vĩnh cửu nên giảm tổn hao đồng và sắt trên rotor, động cơ không chổi than motor có nhiều ưu điểm như:

- Mật độ từ thông khe hở không khí lớn.

- Tỷ lệ công suất/khối lượng máy điện tương đối cao.

- Tỷ lệ momen quán tính lớn (khả năng tăng gia tốc rất nhanh chóng).

- Vận hành nhẹ nhàng, êm ái dù ở vận tốc vận tốc tức thời thấp hay cao.

- Có thể tăng tốc và giảm tốc trong một khoảng thời gian ngắn.

- Hiệu suất cao.

- Kết cấu gọn.

- Hiệu quả của những động cơ thường chỉ đạt 70~75% trong khi hiệu suất của động cơ không chổi than có thể lên tới 90%.

- Động cơ không chổi than có khả năng kiểm soát tốc độ tốt hơn, phù hợp cho những vận dụng tốc độ cao (trên 10.000r/min).

- Động cơ không chổi than sẽ giúp người dùng tiết kiệm được chi phí bảo trì, thay thế bàn chải và vành trượt.

* Nhược điểm

Motor không chổi than được chế tạo từ nam châm vĩnh cửu và cảm biến Hall để điều khiển tốc độ và momen động cơ chuẩn xác nên có giá thành tương đối cao. Tuy nhiên, với xu hướng sử dụng động cơ không chổi than tăng mạnh nên giá thành cũng có xu hướng tăng.

link