Động Cơ Không Chổi Than: Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động Và Ứng Dụng

Bạn có từng thắc mắc điều gì khiến chiếc quạt điện quay êm ái hay máy giặt hoạt động bền bỉ? Câu trả lời chính là động cơ không chổi than – một công nghệ tiên tiến đang ngày càng phổ biến trong cuộc sống hiện đại.

Động cơ không chổi than là một loại động cơ điện đặc biệt, sử dụng lực từ điện thay cho chổi than để tạo ra chuyển động. Nhờ vậy, nó mang đến hiệu suất cao hơn, tiết kiệm điện năng và hoạt động êm ái hơn so với các loại động cơ truyền thống.

Với mô-men xoắn mạnh mẽ và khả năng điều khiển chính xác, động cơ không chổi than được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ thiết bị gia dụng như quạt điện, máy giặt, máy điều hòa đến các phương tiện di chuyển như xe điện, xe máy điện.

Bài viết này sẽ đưa bạn đi sâu vào khám phá cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng đa dạng của động cơ không chổi than. Hãy cùng mở cánh cửa đến thế giới công nghệ hiện đại và tìm hiểu bí mật sức mạnh ẩn giấu bên trong loại động cơ đặc biệt này!

1. Động cơ điện là gì? Phân loại động cơ điện

Hiện nay, nhiều loại động cơ đang được con người sử dụng phổ biến. Trong đó có có các động cơ có khả năng chuyển đổi năng lượng điện trở thành năng lượng cơ học. Trong số này, động cơ không chổi than (viết tắt là BLDC) có hiệu suất làm việc cao và khả năng điều khiển tuyệt vời, do vậy nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. 

Động cơ không chổi than là một loại động cơ được nhắc đến nhiều nhất

Động cơ BLDC có ưu điểm lớn nhất là tiết kiệm điện so với các loại động cơ điện khác. Do vậy, hiện nay có nhiều địa chỉ bán motor không chổi than giúp cho khách hàng có thể thoải mái lựa chọn.

Các động cơ khác nhau, còn tùy thuộc loại công suất (động cơ AC hoặc DC) và phương pháp sẽ tạo ra các chuyển động quay. Động cơ DC có chổi than là loại motor có thiết kế đơn giản và điều khiển vô cùng dễ dàng, do đó nó được sử dụng rộng rãi để thực hiện mở và đóng khay đĩa. 

Trong ô tô, motor dc không chổi than thường được sử dụng cho quá trình thu vào, mở rộng và định vị các loại cửa sổ bên đóng mở bằng điện. Một động cơ bước thông thường sẽ được điều khiển bằng xung và nó sẽ quay qua một góc (bước) cụ thể cùng với mỗi xung. Vì vòng quay của nó được điều khiển chính xác bởi số lượng xung mà nó nhận được nên các động cơ này được sử dụng rộng rãi để thực hiện việc điều chỉnh vị trí. 

Với động cơ đồng bộ, quá trình quay nhằm đồng bộ với tần số của dòng điện mà nó cung cấp. Những động cơ này thường được người ta sử dụng để truyền động các khay quay ở trong lò vi sóng. 

Các bánh răng có chức năng giảm tốc trong bộ phận mô tơ có thể được ứng dụng để giúp đạt được tốc độ quay thích hợp, qua đó có thể làm nóng thức ăn. Với động cơ cảm ứng cũng tương tự như vậy, tốc độ quay của nó sẽ thay đổi theo tần số, nhưng sự chuyển động lại không đồng bộ. 

2.  Động cơ điện không chổi than là gì?

Động cơ không chổi than (BLDC) là loại động cơ điện hoạt động dựa vào từ trường vĩnh cửu và cảm biến để xác định vị trí, hoàn toàn không sử dụng chổi than (bàn chải) nhằm giúp triệt tiêu ma sát. Từ đó giúp giảm tiếng ổn cho động cơ được vận hành êm ái, đồng thời tiết kiệm điện sử dụng. 

Động cơ hoàn toàn không sử dụng chổi than nhằm giúp triệt tiêu ma sát

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.

3. 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

4. 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.

5. 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

6. 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.

7. So sánh động cơ chổi than và động cơ không chổi than

Động cơ không chổi than và động cơ có chổi than có những đặc điểm phân biệt như sau:

8. So sánh chi tiết các loại động cơ không chổi than:

9. Các tiêu chí lựa chọn động cơ không chổi than:

• Công suất: Lựa chọn động cơ có công suất phù hợp với nhu cầu sử dụng.
• Mô-men xoắn: Lựa chọn động cơ có mô-men xoắn đủ lớn để đáp ứng yêu cầu tải.
• Tốc độ: Lựa chọn động cơ có tốc độ phù hợp với ứng dụng.
• Điện áp: Lựa chọn động cơ có điện áp phù hợp với nguồn điện available.
• Kích thước và trọng lượng: Lựa chọn động cơ có kích thước và trọng lượng phù hợp với thiết bị.
• Giá cả: Lựa chọn động cơ có giá cả phù hợp với ngân sách.

10. Hướng dẫn sử dụng và bảo trì:

• Sử dụng:
  • Sử dụng đúng điện áp và dòng điện theo khuyến cáo của nhà sản xuất.
  • Tránh quá tải động cơ.
  • Làm mát động cơ adeguatamente.
  • Bảo vệ động cơ khỏi bụi bẩn và nước.
• Bảo trì:
  • Kiểm tra định kỳ động cơ để phát hiện hư hỏng.
  • Tra dầu mỡ cho động cơ theo khuyến cáo của nhà sản xuất.
  • Thay thế các bộ phận bị hư hỏng kịp thời.

11. Các thương hiệu động cơ không chổi than uy tín trên thị trường:

• Động cơ BLDC: Nidec, Panasonic, Dunkermotoren, Faulhaber, Maxon, ...
• Động cơ PMSM: Siemens, ABB, Bosch, Parker, ...

12. Chia sẻ các mẹo sử dụng và bảo trì động cơ hiệu quả:

• Sử dụng bộ điều khiển phù hợp với động cơ.
• Lắp đặt động cơ đúng cách.
• Bảo dưỡng động cơ định kỳ.
• Sử dụng động cơ trong môi trường phù hợp.

13. Cập nhật thông tin về các công nghệ mới nhất trong lĩnh vực động cơ không chổi than:

• Công nghệ điều khiển động cơ tiên tiến.
• Vật liệu mới cho động cơ.
• Thiết kế động cơ mới.

Kết luận:

Động cơ không chổi than là một loại động cơ hiện đại với nhiều ưu điểm vượt trội so với động cơ có chổi than. Bài viết đã cung cấp cho người đọc những thông tin cơ bản về động cơ không chổi than, bao gồm các ứng dụng cụ thể, thương hiệu nổi tiếng, giá cả, hướng dẫn sử dụng và bảo trì, cũng như các vấn đề an toàn và xu hướng phát triển trong tương lai.

Nội Dung Có Thể Bạn Quan Tâm:

• Mạch Điều Khiển Của Động Cơ Không Chổi Than - Motor Không Chổi Than
• Động Cơ Điện 3 Pha: Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động Và Ứng Dụng
• Động Cơ Điện 1 Pha: Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động Và Ứng Dụng
• Động Cơ Điện: Những Loại Mô Tơ Quan Trọng Nhất Trong Đời Sống, Tính Năng Và Ý Nghĩa Kỹ Thuật.
• Giá Động Cơ Điện 3 Pha Đức Nhật Đài Loan, Các Hãng, Các Công Suất
• Thông Số Kỹ Thuật  Motor Điện, Cách Đọc Tem, Kiểm Tra Hiệu Suất Motor, Tiêu Chuẩn Tiết Kiệm Điện
• Khái Niệm Motor Điện. Các Phương Pháp Đấu Điện Khởi Động Motor 3 Pha