Lịch sử của động cơ bắt đầu từ việc phát hiện ra hiện tượng điện từ vào đầu thế kỷ 19 và dần trở thành một trong những hệ thống điện tử quan trọng nhất trong thời đại công nghiệp. Với sự phát triển của công nghệ, các kỹ sư, kỹ thuật viên đã phát minh ra nhiều loại động cơ, bao gồm động cơ điện một chiều (DC), động cơ cảm ứng và động cơ đồng bộ.
Là một loại động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM), động cơ không chổi than có lịch sử lâu đời. Tuy nhiên, thời kỳ đầu, do khó khăn trong việc khởi động và thay đổi tốc độ nên nó chưa được sử dụng rộng rãi ngoại trừ các ứng dụng công nghiệp có cơ chế điều khiển đắt tiền. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, với sự cải tiến của nam châm vĩnh cửu mạnh mẽ và nâng cao nhận thức tiết kiệm năng lượng của người dân, động cơ không chổi than đã phát triển nhanh chóng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Sự khác biệt giữa động cơ chổi than DC và động cơ không chổi than
Động cơ chổi than DC (thường được gọi là động cơ DC) có đặc điểm là khả năng điều khiển tốt, hiệu suất cao và dễ dàng thu nhỏ. Đây là loại động cơ được sử dụng phổ biến nhất. So với động cơ chổi than DC, động cơ không chổi than không cần chổi than và cổ góp nên có tuổi thọ cao, dễ bảo trì và có độ ồn khi vận hành thấp. Ngoài ra, nó không chỉ có khả năng điều khiển cao của động cơ DC mà còn có mức độ tự do về cấu trúc cao và dễ dàng nhúng vào thiết bị. Nhờ những ưu điểm này mà việc ứng dụng động cơ không chổi than ngày càng được mở rộng. Hiện nay, nó đã được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị công nghiệp, thiết bị tự động hóa văn phòng và thiết bị gia dụng.
Điều kiện làm việc của động cơ không chổi than
Khi động cơ không chổi than hoạt động, nam châm vĩnh cửu trước tiên được sử dụng làm rôto (phía quay) và cuộn dây được sử dụng làm stato (phía cố định). Sau đó, mạch biến tần bên ngoài điều khiển việc chuyển dòng điện sang cuộn dây theo vòng quay của động cơ. Động cơ không chổi than được sử dụng kết hợp với mạch biến tần có chức năng phát hiện vị trí rôto và đưa dòng điện vào cuộn dây theo vị trí rôto.
Có ba phương pháp chính để phát hiện vị trí rôto: một là phát hiện dòng điện, đây là điều kiện cần thiết để điều khiển định hướng từ trường; thứ hai là phát hiện cảm biến Hall, sử dụng ba cảm biến Hall để phát hiện vị trí rôto thông qua từ trường của rôto; thứ ba là phát hiện điện áp cảm ứng, phát hiện vị trí rôto thông qua sự thay đổi điện áp cảm ứng do chuyển động quay của rôto tạo ra, đây là một trong những phương pháp phát hiện vị trí của động cơ cảm ứng.
Có hai phương pháp điều khiển cơ bản cho động cơ không chổi than. Ngoài ra, còn có một số phương pháp điều khiển yêu cầu tính toán phức tạp như điều khiển véc tơ và điều khiển trường yếu.
Truyền sóng vuông
Theo góc quay của rôto, trạng thái chuyển mạch của phần tử nguồn của mạch biến tần được chuyển đổi, sau đó hướng dòng điện của cuộn dây stato được thay đổi để quay rôto.
Ổ sóng hình sin
Rôto được quay bằng cách phát hiện góc quay của rôto, tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha có độ lệch pha 120 độ trong mạch biến tần, sau đó thay đổi hướng và kích thước dòng điện của cuộn dây stato.
Động cơ DC không chổi than hiện được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm thiết bị gia dụng, điện tử ô tô, thiết bị công nghiệp, tự động hóa văn phòng, robot và điện tử tiêu dùng cầm tay. Trong tương lai, với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ động cơ, việc ứng dụng động cơ DC không chổi than sẽ có không gian phát triển rộng hơn.
