Động cơ DC không chổi than: cấu tạo, nguyên lý hoạt động Và ứng dụng

Cũng giống với các loại động cơ đồng bộ thường thấy, các cuộn dây của BLDC cũng được đặt lệch nhau 1 góc 120 độ trong không gian của stator. Các thanh nam châm cũng được gắn chắc chắn vào thân rotor, có khả năng làm nhiệm vụ kích từ đối với động cơ. 

Đặc biệt, hoạt động của motor không chổi than mini bắt buộc phải cảm biến vị trí rotor nhằm giúp cho động cơ hoạt động tốt hơn.

2. Cấu tạo động cơ không chổi than

Motor không chổi than bao gồm các bộ phận sau:

• Stator: Thường bao gồm các lõi sắt (các lá thép kỹ thuật điện được ghép cách điện với nhau) và dây quấn. Cách quấn dây của động cơ không chổi than cũng khác so với cách quấn dây của động cơ xoay chiều 3 pha thông thường.
• Rotor: Về cơ bản, bộ phận này cũng tương tự như các động cơ có nam châm vĩnh cửu khác.
• Hall sensor: Do đặc thù của sức phản điện động của động cơ BLDC có dạng hình thang nên cấu hình điều khiển thông thường của nó cũng cần có cảm biến xác định vị trí của từ trường rotor trong tương quan với các pha của cuộn dây stator. Để làm được điều đó, người ta thường sử dụng cảm biến hiệu ứng Hall, có thể gọi tắt là Hall sensor.

Cấu tạo của động cơ không chổi than

3. Nguyên lý làm việc của motor không chổi than

Như tên gọi của nó, động cơ DC không chổi than có đặc điểm là không sử dụng chổi than. Với những động cơ có chổi than, chổi điện sẽ truyền dòng điện qua cổ góp để chạy vào các cuộn dây trên rotor. 

Động cơ không chổi than không lan truyền dòng điện đến các cuộn dây rôto bởi vì các cuộn dây này không hề nằm trên rôto. Thay vào đó, roto chính là một nam châm vĩnh cửu, nó có các cuộn dây không quay mà được cố định vào vị trí ở trên stato. Vì các cuộn dây này không di chuyển nên người ta không cần chổi than cũng như cổ góp. 

Trong động cơ không chổi than, người ta sẽ quay nam châm vĩnh cửu bằng cách thay đổi hướng của từ trường được tạo ra bởi các cuộn dây được sắp xếp đứng yên xung quanh nó. Để điều khiển chuyển động quay đó, bạn cần điều chỉnh độ lớn kết hợp hướng của dòng điện chạy vào các cuộn dây này.

4. Ưu điểm động cơ không chổi than

Một động cơ không chổi than thông thường có 3 cuộn dây trên stato, do đó nó sẽ có đến 6 dây dẫn điện được kéo dài từ chính các cuộn dây này. Trong khi đó, 3 trong số các dây này sẽ được kết nối bên trong, với 3 dây còn lại để kéo dài từ thân động cơ. Đấu dây trong vỏ của động cơ BLDC sẽ phức tạp hơn là khi các bạn chỉ kết nối các cực âm và cực dương của tế bào nguồn. 

Do đó, những ưu điểm của động cơ không chổi than được biết đến như:

• Một lợi thế lớn của động cơ này chính là tính hiệu quả, vì chúng có thể được điều khiển liên tục khi đang ở lực quay tối đa (còn gọi là mô men xoắn). Ngược lại thì động cơ có chổi than sẽ đạt được mô men xoắn cực đại chỉ tại một số điểm nhất định ở bên trong vòng quay. Đây cũng chính là lý do tại sao ngay cả motor không chổi than mini cũng có thể cung cấp được công suất đáng kể.
• Ưu điểm lớn thứ hai của motor không chổi than chính là khả năng kiểm soát tốt hoạt động của mình. Động cơ BLDC có khả năng điều khiển, sử dụng cơ chế phản hồi nhằm phân phối được chính xác mô men xoắn và tốc độ quay mà người dùng mong muốn. Việc điều khiển chính xác còn làm giảm mức tiêu thụ năng lượng và ít sinh nhiệt, nếu đó là động cơ chạy bằng pin thì nó còn giúp kéo dài tuổi thọ và sức bền của pin.
• Động cơ BLDC cũng được xem là motor có độ bền cao và ít tạo ra tiếng ồn điện nhờ vào việc nó không có chổi than. Với động cơ có chổi than thì cái chổi than và cổ góp sẽ bị mài mòn do phải tiếp xúc chuyển động liên tục, thường xuyên và cũng tạo ra tia lửa, sinh nhiệt tại nơi tiếp xúc. 
• Đặc biệt, tiếng ồn điện được xem là kết quả của các tia lửa điện mạnh sẽ thường xuyên xuất hiện tại các khu vực mà chiếc chổi than đi qua các khe hở bên trong cổ góp. Điều này cũng giải thích tại sao động cơ BLDC thường được coi là phù hợp hơn đối với các ứng dụng cần tránh tình trạng nhiễu điện.

Động cơ BLDC cũng được xem là motor có độ bền cao

5. Ứng dụng lý tưởng cho động cơ không chổi than

Động cơ không chổi than từ lâu đã được sử dụng nhiều trong việc chế tạo máy giặt, máy điều hòa không khí cũng như các thiết bị điện tử gia dụng khác. Và gần đây, động cơ này còn xuất hiện trong các loại quạt, chính vì hiệu suất cao của chúng đã góp phần giảm thiểu đáng kể lượng điện năng tiêu thụ cho quạt.

BLDC cũng đang được sử dụng để vận hành máy hút chân không. Trong một số trường hợp, sự thay đổi trong việc thiết lập chương trình điều khiển của chúng sẽ dẫn đến một bước đột phá lớn về tốc độ quay. Đây chính là một ví dụ về khả năng điều khiển bậc nhất của các động cơ này.

Động cơ không chổi than cũng đang được sử dụng để tiến hành quay ổ đĩa cứng. Vì độ bền của chúng sẽ giúp cho ổ đĩa hoạt động bền bỉ hơn trong suốt một thời gian dài. Đồng thời, hiệu suất năng lượng của động cơ còn góp phần giảm thiểu năng lượng tiêu thụ.

Động cơ BLDC cũng là ứng dụng lý tưởng cho các loại máy bay không người lái. Khả năng điều khiển vị trí chính xác khiến cho chúng đặc biệt phù hợp với những chiếc máy bay không người lái đa hành trình, chúng được kiểm soát bằng cách điều khiển chính xác vị trí, tốc độ quay của mỗi cánh quạt.

Kết luận

Trong bài viết trên đây, chúng ta đã biết được rằng, động cơ không chổi than mang lại hiệu quả vận hành, khả năng điều khiển hoạt động và tuổi thọ trên cả tuyệt vời của chúng. Việc kiểm soát cẩn thận, kỹ lưỡng điều cần thiết để bạn có thể tận dụng hết được tiềm năng của các động cơ này.