Động cơ điện một chiều có chổi than là gì ? Ứng dụng ra sao ?

Động cơ điện một chiều có chổi than là loại động cơ phổ biến và dễ thấy nhất trong đời sống của chúng ta hiện nay, trải qua rất nhiều thời gian phát triển cho đến thời điểm này có thể nói động cơ có chổi than là một trong những loại động cơ nhiều ứng dụng nhất cho đời sống của con người. Và hôm nay chúng ta cùng tìm hiểu về khái niệm, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của loại động cơ này.

Khái niệm động cơ điện một chiều có chổi than

Động cơ điện một chiều có chổi than (Brushed DC motor – BDC) là loại động cơ sử dụng một dạng chuyển đổi cơ học để thay đổi cực dòng điện thông qua phần ứng của cuộn dây. Bộ phận chuyên đổi này là cổ góp thường được làm từ loại vật liệu đồng để hiệu suất cao nhất. Phần chổi quét được lắp ráp với cổ góp được làm từ carbon, kim loại, than chì và một số hỗn hợp vật liệu dẫn điện khác.

 

Phân loại

Ngày nay, động cơ DC chổi than được chia làm 2 loại phổ biến nhất: Nam châm vĩnh cửu và nam châm điện, tùy vào mục đích và điều kiện mà những kỹ sư thiết kế sẽ lựa chọn phù hợp
+ Nam châm vĩnh cửu: Loại động cơ này được phát triển vào năm 1950 cho các loại dụng cụ. Nó làm việc bằng cách sử dụng từ trường vĩnh cữu để tạo ra vùng từ trường giúp động cơ có thể quay được. Từ trở được tao ra làm giảm tương tác phần ứng, thay đổi điện áp vào rotor sẽ làm thay đổi tốc độ đầu ra. Trong các ứng dụng vòng kính, tín hiệu phản hồi về (Encoder, máy đo tốc độ, bộ đêm xung,…) giúp theo dõi và động cơ được giữ ở một tốc độ mục tiêu.

Hiện nay, loại động cơ này phù hợp cho các loại thiết bị di động được sử dụng rất nhiều trong các thiết bị điện trên các phương tiện, ứng dụng đóng mở cửa, ứng dụng ghế nâng hạ. Trong công nghiệp nó được dùng trong trong các thiết bị hàn, bơm sử dụng pin, thiết bị di động trong y tế, X-ray và các máy chụp cắt lớp.
+ Nam châm điện: Đây cũng có thể gọi là động cơ vạn năng hay loại động cơ AC bởi vì nó có thể sử dụng dòng điện AC hoặc DC, động cơ này có cuộn dây quấn trong stator liên kết với rotor thông qua cổ góp. Khi chạy với dòng điện AC, dòng điện sẽ đi vào trong cuộn dây rotor và stator (tạo ra vùng từ trường). Chiều quay của động cơ ở đâu ra luôn luôn là một chiều. Động cơ thường có momen xoắn lớn, nhỏ gọn và nhẹ và có thể đạt đến tốc độ rất cao (lên đến 10000 vòng/phút) trên cả loại điện áp là DC hoặc AC

Động cơ DC nam châm điện thường được dùng trong trong ứng dụng đồ điện gia đình nhỏ như máy hút bụi, máy trộn thức ăn, máy xay thức ăn,… Loại động cơ này chỉ có một nhược điểm đó là hơi ồn, chính vì thế có thể thấy trong những thiết bị sử dụng loại động cơ này thường phát ra âm thanh rất lớn trong quá trình hoạt động.

Cấu tạo

Tất cả các động cơ DC chổi than được xây dựng gồm 3 cụm phụ chính; stato (nam châm và cuộn dây), rôto và hệ thống chổi than.

 

Nguyên lý hoạt động

Stator của động cơ chổi than có thể có nam châm vĩnh cửu hoặc cuộn dây điện từ. Loại phổ biến hơn cho các ứng dụng servo (và, do đó, đối với hầu hết các ứng dụng điều khiển chuyển động công nghiệp) là loại nam châm vĩnh cửu – thường được gọi là động cơ DC nam châm vĩnh cửu (PMDC). Rotor bao gồm các cuộn dây quấn quanh lõi sắt có rãnh và được gắn vào cổ góp. Khi rotor quay, chổi tiếp xúc với cổ góp và cung cấp dòng điện cho cuộn dây.

Rôto được làm từ cuộn dây và cổ góp và điều này cho phép trục quay. Ở trung tâm của động cơ là trục, được làm bằng thép cứng, để chịu được tải cho ứng dụng, với điều kiện là động cơ chính xác đã được chọn. Tấm cổ góp giữ các thanh góp và tấm được cố định vào trục bằng khuôn nhựa. Trên đường kính ngoài của tấm giao hoán là cuộn dây không vành tự hỗ trợ, được cố định thông qua việc hàn các tiếp điểm với các thanh góp. Keo bao phủ các tiếp xúc và hàn, cho nó độ bền cơ học. Thông thường, có thể có 7 thanh góp và các đoạn quanh co. Càng nhiều thanh và phân đoạn, lượng năng lượng phải được chuyển đổi càng nhỏ trong quá trình chuyển đổi, làm tăng tuổi thọ phục vụ do giảm các vụ cháy chổi. Mô-men xoắn được tạo ra trong cuộn dây sẽ được chuyển qua tấm chuyển đổi sang trục và điều này được hỗ trợ trong stato ống nối hoặc vòng bi.

Cuối cùng là hệ thống chổi. Chúng có thể là than chì hoặc chổi kim loại quý có kết nối động cơ điện. Để cung cấp năng lượng cho rôto, chúng tôi đặt một hệ thống chổi và mỗi chổi có ký hiệu điện áp trực tiếp (+/-). Các chổi được kết nối với các thanh góp cho phép dòng điện chạy vào cuộn dây. Sau đó, hai dòng điện hình thoi xuất hiện gần trung tâm của các cực đối diện và ở giữa các đoạn quanh co trong từ trường. Các hình thoi liên tục bị thu hút bởi từ thông mạnh nhất làm cho rôto quay, nhưng do số lượng thanh chuyển đổi lẻ, cả hai không bao giờ có thể gặp nhau ở hai cực đối diện trực tiếp. Do đó, các hình thoi tiếp tục chuyển vào không gian trong phân đoạn tiếp cận. Điều này liên tục xảy ra, tạo ra mô-men xoắn của động cơ.

Ứng dụng động cơ điện một chiều có chổi than

Động cơ DC chổi than là là một công nghệ hoàn chỉnh đã tồn tại hơn một thế kỷ. Với sự ra đời của loại động cơ không chổi than tiên tiến hơn và hàng loạt những công nghệ điều khiển được phát minh nhưng trong kỹ thuật vẫn sử dụng rất nhiều các loại động cơ DC chổi than
Thực tế đã chỉ ra rằng momen xoăn cực đại của động cơ DC chổi than cao nên có thể chạy được các bộ điều khiển hơn giản để sử dụng cho vô số ứng dụng

Giá thành của loại này thấp hơn rất nhiều so với những loại khác (Sự chênh lệch về giá thành rất đáng kể ở những loại kích thước lớn). Thêm vào đó, chúng có thể điều khiển các cơ cấu dẫn hướng với tốc độ cao và momen lớn.Những đặc điểm được nêu ra vô cùng lợi ích cho các thiết kế tự động (tự hành), di động, ứng dụng trong cuộc sống hằng ngày, thiết bị tiêu dùng và trong các loại đồ chơi. Một sản phẩm được tạo ra để phục vụ cho đời sống và sản xuất phải đảo bảo cân bằng ở mức tối ưu nhất giữa các yếu tố: Giá thành, mức độ tiện lợi, cấu tạo, độ thân thiện, giải quyết được yêu cầu.

Động cơ chổi than cũng được ứng dụng nhiều trong các dòng súng bắn vít, máy khoan động lực, máy đục bê tông…vì giá thành của máy sẽ thấp. Những dòng sản phẩm không chổi than mức giá thường đắt hơn rất nhiều dòng máy có chổi than.

Tại Sonets Việt Nam cũng đang phân phối các loại máy hút bụi cầm tay có chổi than với chất lượng tốt và mức giá vô cùng cạnh tranh, mời các bạn tham khảo và chọn lựa sản phẩm phù hợp với mình nhé.