Động cơ DC là gì? Chúng có cấu tạo ra sao, nguyên lý hoạt động như thế nào, và dòng động cơ này được chia làm mấy loại? Đây là những câu hỏi phổ biến, và thường gặp nhất. Hiểu được điều này Xe Chính Hãng sẽ cùng các bạn tìm hiểu một cách chi tiết, đầy đủ nhất về loại động cơ độc đáo này cũng như các ứng dụng của chúng trong đời sống nhé.
Nội dung chính của bài viết
I. TỔNG QUAN ĐỘNG CƠ DC – ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU
Trước khi tìm hiểu sâu hơn về cấu tạo và ứng dụng của động cơ điện 1 chiều Dc, chúng ta cần hiểu thật rõ về Động cơ DC là gì, cũng như nguyên lý làm việc của chúng.
1.1 Động cơ DC là gì là gì?
Đông cơ DC (Direct Current Motors) DC Motor hay động cơ 1 chiều là loại động cơ sử dụng năng lượng điện từ của dòng điện 1 chiều tạo thành chuyển động quay cung cấp năng lượng cơ học cho các thiết bị hoạt động. Động cơ điện AC hoạt động khi đưa dòng điện 1 chiều chạy qua qua cuộn dây, từ đó sinh ra từ thông tác động một lực hút hoặc đẩy lên nam châm vĩnh cửu buộc cuộn roto quay đều. Động cơ DC thường được chia làm 2 loại là động cơ DC có Roto là cuộn dây, và động cơ DC có Roto là nam châm vĩnh cửu
Động cơ DC được sử dụng rộng rãi bởi chúng tiêu tốn ít năng lượng, có cấu tạo đơn giản dễ chế tạo, hoạt động yên tĩnh, và an toàn hơn so với động cơ DC. Chúng ta thường bắt gặp các loại động cơ DC trên đồ chơi, phòng thí nghiệm, quạt trần, và một số loại máy móc công suất nhỏ. Tại Xe Chính Hãng, chúng tôi cũng có những dòng sản phẩm như xe nâng điện, xe máy điện sử dụng dộng cơ điện 1 chiều DC với giá thành cực tốt.
1.2 Nguyên lý làm việc của động cơ DC là gì?
Khác với động cơ điện xoay chiều AC, nguyên lý làm việc của động cơ DC (động 1 chiều) là vô cùng đơn giản. Động cơ DC hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng dòng điện 1 chiều chạy qua cuộn dây để tạo thành từ trường (lực từ), lực từ tạo ra từ cuộn dây sẽ tác động 1 lực hút-đẩy lên nam châm vĩnh cửu, từ đó khiến roto quay tròn và tạo thành chuyển động.
Trong thực tế người ta có thể chế tạo cuộn dây là Stator, nam châm vĩnh cửu là Roto hoặc ngược lại. Với các động cơ 1 chiều (DC) có cuộn dây là Roto, để có thể hoạt động Roto cần cung cấp điện năng liên tục. Theo đó người ta sẽ lắp thêm bộ phận cấp điện (chổi than) trên mỗi đầu của cuộn dây Roto.
Chúng ta đều biết rằng, nếu 1 cục nam châm quay bên trong cuộn dây điện sẽ tạo ra sức điện động cảm ứng Electromotive force (EMF) từ đó tạo thành dòng điện 1 chiều. Ở hướng ngược lại, nếu cuộn dây được cấp dòng điện 1 chiều và động cơ hoạt động. Lúc này cuộn roto cũng sẽ tạo ra một lực đối kháng (phản điện động) EMF. Như vậy khi động cơ điện 1 chiều hoạt động chúng đồng thời tạo ra 2 phần: Sức phản điện động và điện áp giáng để tạo ra do điện trở nội của những cuộn dây phần ứng.
1.3 Ưu, nhược điểm của động cơ 1 chiều DC
Cả động cơ DC và động cơ AC đều tồn tại những ưu, nhược điểm riêng, chính vì vậy những loại động cơ này thường được ứng dụng vào từng lĩnh vực khác nhau trong đời sống. Cùng với các dòng động cơ đốt trong, động cơ điện 1 chiều đóng vai trò không thể thay thế với nhiều ưu điểm vượt tội. Những Ưu, nhược điểm của động cơ DC cụ thể như sau:
Ưu điểm của động cơ DC là gì?
Động cơ DC được biết đến rộng rãi nhờ kích thước nhỏ gọn, cấu tạo đơn giản, có thể hoạt động với nguồn điện thấp, nên khá an toàn và có nhiều ứng dụng. Một số ưu điểm nổi bật của động cơ DC bao gồm:
- Tiết kiệm điện năng: Động cơ DC hoạt động khi cuộn dây được cấp điện, trong khi đó động cơ AC cần cấp điện cho cả Roto và Stato. Chính vì điều này động cơ một chiều DC tiết kiệm điện hơn từ 40 -> 55% so với động cơ AC cùng công suất.
- Cấu tạo đơn giản: Động cơ một chiều DC có cấu tạo khá đơn giản gồm 1 nguôn cấp, 1 cuộn dây, và nam châm vĩnh cửu. Cơ chế điều khiển, vận hành của động cơ DC cũng đơn giản hơn nhiều so với động cơ xoay chiều AC
- Thay đổi công suất dễ dàng: Động cơ 1 chiều DC có khả năng thay đổi công suất dễ dàng thông qua việc điều chỉnh điện áp đầu vào, trong khi động cơ vẫn hoạt động hiệu quả
- Độ ồn thấp: Động cơ 1 chiều DC được đánh giá là có khả năng hoạt động ổn định, với độ ồn thấp hơn đáng kể so với động cơ điện xoay chiều.
- Kích thước nhỏ gọn: Một chiếc động cơ điện 1 chiều DC có khả năng tạo ra công suất lớn, đáp ứng nhiều nhiệm vụ trong khi đó chúng lại có kích thước nhỏ hơn nhiều lần so với các loại động cơ khác.
Nhược Điểm của động cơ DC là gì?
Nhìn chung nhược điểm lớn nhất của động cơ 1 chiều DC thường được nhắc tới là giá thành cao, đa số động cơ DC được chế tạo với chổi thanh và cổ góp, vì vậy chúng thường bị mài mòn, chập cháy khi chúng hoạt động quá mức. Đồng thời động cơ Dc cũng ít được sử dụng đẻ tạo ra các loại động cơ công suất lớn.
1.4 Động cơ DC giảm tốc là gì?
Motor giảm tốc hay động cơ giảm tốc là loại động cơ điện 1 chiều kết hợp với hộp giảm tốc nối với nhau tạo thành hệ thống cung cấp động năng. Động cơ giảm tốc làm 2 nhiệm vụ chính gồm: Động cơ điện 1 chiều DC giúp chuyển điện năng thànhcơ năng, còn hộp giảm tốc sẽ sử dụng, biến đổi cơ năng do động cơ tạo ra thành lực kéo, lực tải, lực truyền động tới toàn bộ cỗ máy hoặc hệ thống các máy
Có 5 loại động cơ DC giảm tốc chính gồm: Motor giảm tốc trục vít, Motor giảm tốc trục đồng tâm (cyclo), Motor giảm tốc loại nhỏ (IK), Motor giảm tốc momen lớn ( R), Motor giảm tốc bánh răng côn ( K). Tuỳ theo nhu cầu và mục đích khác nhau mà người ta có thể sử dụng các loại động cơ giảm tốc riêng biệt để thực hiện các nhiệm vụ tương ứng.
II. CẤU TẠO, PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ DC
Về mặt cấu tạo động cơ điện nói chung và động cơ điện DC nói riêng đều được chế tạo dựa trên nguyên tắc chung về cảm biến điện từ. Tuy vậy về mặt thiết kế chi tiết chúng sẽ có sự khác biệt đáng kể.
2.1 Cấu tạo của động cơ DC là gì?
Mỗi loại động cơ DC lại được cấu tạo từ các chi tiết, và hệ thống điều khiển riêng biệt. Tuy vậy động cơ 1 chiều DC cũng có những cấu tạo chung gồm: Stator, Trục, Thiết bị đầu cuối, Nam châm, Rotor, Cuộn dây, Bàn chải, Bộ chuyển đổi. Cấu tạo chi tiết và chức năng của từng bộ phận bên trong động cơ 1 chiều DC gồm có:
| Cấu tạo của động cơ 1 chiều DC | ||
| Bộ phận | Mô tả |
Hình ảnh minh hoạ
|
| Stator |
Stator (stato): Là bộ phận được thiết kế đứng yên trên động cơ DC. Chúng có thể được chế tạo từ 1 hoặc nhiều cặp nam châm/cuộn dây liên kiết với nhau. Stato làm nhiệm vụ cung cấp một trường tạo ra chuyển động quay cho Roto. Đồng thời chúng cũng giúp điều khiển tốc độ quay của Roto khi cần thiết |
 |
| Trục động cơ DC |
Trục của động cơ DC là thanh kim loại dài xuyên qua tâm của động cơ và thường được gắn chặt với Roto.
Trục động cơ có tác dụng vừa là chi tiết giúp cố định Roto, vừa giúp nhận và truyền động từ chuyển động quay của Roto ra bên ngoài.
|
 |
| Thiết bị đầu cuối |
Thiết bị đầu cuối của động cơ 1 chiều bao gồm các thành phần như cổ góp vỏ động cơ, dây dẫn,… Các bộ phận này được thiết kế để bảo vệ các chi tiết của động cơ DC tách biệt biệt khỏi môi trường bên ngoài. Thiết bị đầu cuối còn có tác dụng điều khiển chiều quay của động cơ. Theo đó nếu nguồn dương, âm lắp đúng chiều với thiết bị đầu cuối thì động cơ sẽ quay theo chiều kim đồng hồ. Ngược lại nếu nguồn cấp đảo chiều cực, ngay lập tức động cơ đổi chiều quay. |
 |
| Rotor động cơ |
Rotor (roto) là bộ phận được thiết kế để tạo thành chuyển động quay và biến đổi điện năng thành cơ năng. Roto của động cơ điện DC có thể là một nam châm vĩnh cửu, hoặc các cuộn dây dẫn tạo thành nam châm điện. Nếu roto được cấu tạo từ nam châm điện, lúc này động cơ cần có thêm cổ góp, chổi than để làm nhiệm vụ cấp điện cho động cơ hoạt động. |
 |
| Nam châm |
Nam châm hay nam châm vĩnh cửu là các lá nam châm hình trụ tròn được ghép với nhau tạo thành Roto hoặc Stator. Đôi khi nam châm vĩnh cửu còn được bọc bởi các cuộn dây để bổ sung thêm lực từ khi động cơ hoạt động. Các loại động cơ sử dụng Nam châm vĩnh cửu làm Roto thường được gọi với cái tên, động cơ nam châm vĩnh cửu không chổi than
|
 |
| Cuộn dây |
Cuộn đây là bộ phận được thiết kế thành từng bó và cuốn thành Roto hoặc Stator (tuỳ loại). Mỗi cuộn dây được cung cấp một nguồn điện riêng và sinh ra từ trường độc lập. Cách bố trí các cuộn dây, số lượng cuộn dây sẽ quyết định tới sức mạnh của từ trường tổng hợp được tạo ra khi động cơ hoạt động. Một động cơ 1 chiều DC cần tối thiểu 3 cuộn dây để động cơ có thể hoạt động bình thường, không bị lắc, giật, và kẹt động cơ. Số lượng cuộn dây lớn hơn sẽ giúp động cơ hoạt động mượt mà, êm ái hơn. |
 |
| Bàn chải (chổi than) |
Chổi than được thiết kế bởi hợp kim với cacbon, chúng cùng với cổ góp làm nhiệm vụ cung cấp điện cho các cuộn dây của Roto khi động cơ hoạt động. Như đã chia sẻ, động cơ DC có thể có chổi than hoặc không chổi than. Nếu Roto được chế tạo từ nam châm Vĩnh cửu thì động cơ không cần có chổi than. Động cơ được trang bị chổi than có ưu điểm mạnh mẽ, thế nhưng nhược điểm của chúng là cần bảo dưỡng thường xuyên. |
 |
| Bộ chuyển đổi |
Bộ chuyển đổi động cơ 1 chiều được thiết kế với các tấm đồng nhỏ gắn trên trục quay. Chúng có tác dụng làm thay đổi dòng điện cấp cho các cuộn dây, từ đó làm thay đổi tốc độ, hoặc thay đổi chiều quay của động cơ khi cần thiets. |
|
2.2 Phân loại động cơ DC
Động cơ 1 chiều DC gồm rất nhiều loại khác nhau, chúng có thể được phân nhóm theo 2 hình thức cơ bản gồm: Phân loại theo công suất, và phân loại theo cấu tạo. Trong đó cách phân loại động cơ DC theo cấu tạo là phổ biến nhất. Đông cơ DC được chi làm 4 loại chính bao gồm: Động cơ DC có chổi than, động cơ DC không chổi than, động cơ DC kích thích riêng biệt, và động cơ DC tự kích thích.
| Phân loại động cơ 1 chiều DC | ||
| Loại động cơ | Mô tả | Đặc điểm |
| Động cơ DC có chổi than (Brushed DC Motor) |
Động cơ DC có chổi than là dòng động cơ mà cuộn Roto là cuộn dây điện, trong khi đó Stator là các tấm nam châm vĩnh cửu. Loại động cơ DC không chổi than được thiết kế thêm một cổ góp và chổi than làm nhiệm vụ cung cấp điện năng cho cuộn Roto hoạt động. |
Chi phí thấp, an toàn và dễ dàng điều khiển là các ưu điểm vượt trội của dòng động cơ DC có chổi than. Hiệu suất hoạt động vừa phải, thường xuyên phải bảo trì, thay mới chổi than là các nhược điểm của dòng động cơ 1 chiều không chổi than này. |
| Động cơ DC kích thích riêng biệt | Động cơ điện một chiều kích thích riêng biệt là loại động cơ có nguồn cung cấp điện riêng biệt cho cuộn cảm ứng và cuộn dây trường.
Như vậy khi động cơ hoạt động dòng cảm ứng và dòng điện trường hoạt động độc lập không can thiệp vào hoạt động của nhau. |
Động cơ DC kích thích riêng biệt có tốc độ không thay đổi. Người ta chỉ có thể diều chỉnh tốc độ của loại động cơ này bằng cách lắp thêm các điện trở nối tiếp với phần cứng hoặc mạch kỷ tử của thiết bị.
|
| Động cơ DC không chổi than | Động cơ điện một chiều không chổi than hay BLDC (Brushless DC motor) là loại động cơ được thiết kế với Roto là nam châm vĩnh cửu và Stator là các cuộn dây điện lắp bao quanh Roto Động cơ DC không chổi than được gọi là động cơ động bộ do tốc độ quay của Roto bằng với tốc độ của từ trường được tạo ra của động cơ. Nhờ đặc tính này mà động cơ DC không chổi than hoạt động hiệu quả hơn đáng kể so với các loại động cơ khác. |
Ưu điểm lớn nhất của động cơ DC không chổi lan là chúng có hiệu suất cao, vận hành nhẹ nhàng, và êm ái. Đồng thời dòng động cơ này có thể tăng/giảm tốc độ trong một thời gian ngắn Một ưu điểm nữa của động cơ DC không chổi than là hiệu suất cao lên tới 90% cùng kết cấu gọn gàng, trọng lượng nhẹ. ít phải bảo chì, do không có chổi than Nhược điểm của động cơ DC không chổi than là giá thành tương đối cao so với các loại động cơ DC khác. |
| Động cơ DC tự kích thích | Động cơ DC tự kích thích là loại động cơ điện 1 chiều sử dụng nguyên tắc kết nối nối tiếp, song song và hỗn hợp. Mỗi kết nối bên trong của động cơ sẽ có cấu tạo và chức năng riêng giúp động cơ hoạt động như mon muốn của người điều khiển |
Ưu điểm của loại động cơ này là chúng phù hợp với những thiết bị không cần momen khởi động lớn, chi phí chế tạo, vận hành rẻ. Loại động cơ này có nhược điểm là bị giới hạn về mặt tốc độ ở 5000 vòng/phút. Đôi khi chúng tỏ ra khó kiểm soát khi hoạt động cơ chế độ không tải |
2.3 Ứng dụng của động cơ DC là gì?
Như đã chia sẻ ở trên, động cơ điện 1 chiều DC có nhiều ứng dụng rộng rãi trong đời sống, hoạt động sản xuất, kinh doanh. Với ưu điểm hoạt động yên tĩnh, tiết kiệm điện, kích thước nhỏ, chúng ta dễ dàng tìm thấy những dòng động cơ này bên trong các thiết bị, máy móc hàng ngày. Những ứng dụng cơ bản của động cơ DC gồm:
- Thiết bị điện dân dụng: Các loại thiết bị như quạt trần, máy lạnh, máy giặt, máy hút bụi đều được trang bị các khối động cơ điện 1 chiều cỡ nhỏ
- Đồ chơi trẻ em: Các loại đồ chơi trẻ em như oto, máy bay, máy xúc, điều khiển từ xa các thiết bị có khả năng chuyển động đều sử dụng động cơ 1 chiều DC
- Thiết bị điện tử: Đối với các hệ thống, thiết bị điện tử người ta cũng sử dụng động cơ điện 1 chiều như 1 phần của hệ thống đó. Chúng ta có thể bắt gặp loại động cơ này bên trong quạt tản nhiệt, ổ cứng, ổ quang, tản nhiệt nước,…
- Phương tiện, máy móc: Không chỉ những loại thiết bị nhỏ, mà động cơ điện 1 chiều còn được sử dụng làm động cơ chính cho các loại máy móc, thiết bị như: Xe nâng điện, xe đạp điện, xe máy điện,…
Về Xe Chính Hãng
Xe Chính Hãng là đơn vị cung cấp các dòng xe nâng dầu, xe nâng điện, xe nâng tay, xe nâng điện bán tự động, xe nâng người,… Đồng thời chúng tôi cũng cung cấp các loại phụ tùng xe nâng, thiết bị điện, động cơ điện toàn quốc. Với hơn 10 năm kinh nghiệm, gần 20 chi nhánh khắp 3 miền Bắc – Trung – Nam. Xe Chính Hãng tự hào là đơn vị hàng đầu cung cấp các giải pháp nâng hạ toàn điện.
Với riêng dòng xe nâng diện, xe nâng tay điện, chúng tôi cung cấp rất nhiều mẫu xe sử dụng động cơ điện 1 chiều không chổi than với giá thành vô cùng phải chăng, bảo hành lên tới 36 tháng. Khi có nhu cầu mua xe nâng, mua động cơ, quý khách hàng vui lòng liên hệ qua hotline: 0368085093 để được hỗ trợ.
