Động Cơ Không Chổi Than – Giải Thích Cấu Tạo, Nguyên Lý và Mạch Điều Khiển

Động cơ không chổi than Brushless DC Motor – BLDC. Ngày càng trở nên phổ biến trong nhiều ứng dụng từ thiết bị gia dụng, ô tô điện đến robot với thiết bị y tế. Khác với động cơ có chổi than truyền thống thì động cơ không chổi than mang lại hiệu suất cao, tuổi thọ dài mà ít bảo trì hơn. Tuy nhiên không phải ai cũng hiểu rõ về cấu tạo, nguyên lý hoạt động cũng như cách điều khiển động cơ này. Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn có cái nhìn tổng quan với chi tiết về động cơ không chổi than.

Động cơ không chổi than là gì

Động cơ không chổi than (BLDC) là loại động cơ điện sử dụng bộ điều khiển điện tử để thay thế chổi than và cổ góp cơ học. Điều này giúp loại bỏ sự ma sát và hao mòn của chổi than, tăng tuổi thọ và giảm tiếng ồn khi vận hành.

BLDC có rotor nam châm vĩnh cửu và stator có cuộn dây được cấp điện theo chu kỳ qua bộ điều khiển để tạo ra từ trường quay kéo rotor chuyển động. Loại động cơ này thường được sử dụng trong các thiết bị cần hiệu suất cao với kích thước nhỏ gọn và độ bền cao.

Cấu tạo động cơ không chổi than

Động cơ không chổi than gồm hai bộ phận chính

1. Rotor: Là phần chuyển động thường là nam châm vĩnh cửu gắn trên trục quay. Rotor của BLDC có thể là rotor trong (nam châm ở trong) hoặc rotor ngoài (nam châm gắn bên ngoài).

2. Stator: Phần đứng yên chứa các cuộn dây quấn theo cấu trúc ba pha (hoặc đa pha) tạo ra từ trường quay khi có dòng điện chạy qua. Stator thường được làm từ các lá thép silic để giảm tổn hao từ.

Ngoài ra hệ thống còn có bộ cảm biến Hall hoặc cảm biến vị trí để xác định vị trí rotor giúp bộ điều khiển cấp điện đúng pha cho cuộn dây.

Nguyên lý hoạt động của động cơ không chổi than

Nguyên lý hoạt động của động cơ BLDC dựa trên tương tác giữa từ trường của rotor và từ trường của stator. Khi dòng điện được cấp luân phiên qua các cuộn dây stator theo chu kỳ từ trường quay được sinh ra làm rotor theo đó quay theo.

Bộ điều khiển nhận tín hiệu vị trí rotor từ cảm biến Hall và kích hoạt dòng điện cho các cuộn dây đúng thời điểm giúp rotor quay liên tục và ổn định. Nhờ không có chổi than nên không có hiện tượng tia lửa, giảm ma sát, tăng tuổi thọ và hiệu suất động cơ.

Mạch điều khiển động cơ không chổi than

Mạch điều khiển động cơ BLDC bao gồm các thành phần chính

• Bộ vi xử lý hoặc bộ điều khiển chuyên dụng: Xử lý tín hiệu từ cảm biến vị trí rotor và điều khiển các công tắc điện tử (transistor, MOSFET) để cấp nguồn cho stator.

• Bộ cầu H ba pha: Bao gồm các transistor hoặc MOSFET đóng/ngắt theo trình tự để tạo dòng điện xoay chiều giả lập cho các cuộn dây.

• Cảm biến Hall hoặc cảm biến quang: Cung cấp thông tin vị trí rotor cho bộ điều khiển.

• Nguồn điện: Cung cấp năng lượng cho động cơ và mạch điều khiển.

Mạch điều khiển này giúp động cơ vận hành mượt mà, kiểm soát tốc độ và mô-men xoắn chính xác. Ngoài ra các mạch còn tích hợp chức năng bảo vệ quá tải, quá nhiệt, ngắn mạch để đảm bảo an toàn cho hệ thống.

Động cơ không chổi than là giải pháp ưu việt cho nhiều ứng dụng cần hiệu suất cao với độ bền lâu dài. Hiểu rõ cấu tạo cùng nguyên lý hoạt động với mạch điều khiển sẽ giúp bạn dễ dàng ứng dụng với bảo trì loại động cơ này. Với sự phát triển của công nghệ khiến động cơ BLDC đang dần thay thế động cơ có chổi than truyền thống mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực công nghiệp công nghệ.