Động cơ DC không chổi than không có chổi than
Động cơ DC có chổi than kết hợp phần ứng quay với nam châm đứng yên (stator), sử dụng chổi than và cổ góp để cung cấp dòng điện cho cuộn dây phần ứng.
Ngược lại, động cơ DC không chổi than có rôto, stato, cảm biến quay và mạch điều khiển. Thay cho chổi than và cổ góp, dòng điện qua cuộn dây stato được điều khiển điện tử bằng chuyển mạch bán dẫn.
Động cơ DC không chổi than có thể được chia thành loại có rôto bên ngoài và loại có rôto bên trong.
Động cơ cánh quạt ngoài
Trong những động cơ này, một rôto chứa nam châm vĩnh cửu quay quanh stato trung tâm. Cấu hình này giúp loại bỏ nhu cầu giữ kích thước nhỏ của nam châm và tạo điều kiện thu nhỏ kích thước thiết bị vì nó cho phép sử dụng rôto bên ngoài làm trục truyền động quạt chẳng hạn.
Động cơ rôto bên trong
Những động cơ này có cấu hình trái ngược với động cơ DC chổi than truyền thống, với một rôto hình trụ chứa nam châm quay bên trong các cuộn dây được bố trí đồng tâm. Điều này cho phép rôto có mô men quán tính nhỏ và tạo điều kiện thu nhỏ động cơ.
Tuổi thọ cao và tiếng ồn thấp
Một vấn đề với động cơ DC có chổi than là chổi than và cổ góp tiếp xúc thường xuyên bị mòn. Trong một số trường hợp, sự mài mòn của chổi cũng là nguyên nhân gây ra bụi hoặc phát ra tia lửa điện.
Sự mài mòn như vậy không xảy ra trên động cơ DC không chổi than vì chúng thiếu tiếp xúc cơ học này. Vì việc không có bụi hoặc bùn mài mòn giúp kéo dài tuổi thọ của động cơ, giúp giảm tần suất bảo trì khi thay thế động cơ định kỳ. Việc chọn động cơ DC không chổi than cho các thiết bị quan trọng sẽ giúp kéo dài tuổi thọ sản phẩm và tránh các lỗi liên quan đến động cơ.
Âm thanh cào đặc trưng do động cơ chổi than tạo ra khi chổi than cọ xát vào cổ góp có thể là kết quả của sự cộng hưởng giữa các bộ phận hoặc tiếng ồn nghe được do chúng cọ xát với nhau, âm thanh tạo ra do rung động hoặc chuyển động khác theo hướng đẩy của rôto, tiếng ồn của gió nếu rôto có gắn sẵn quạt hoặc tạo ra tiếng vo ve điện từ do lực từ làm cho lõi stato rung lên.
Kiểm soát tốc độ đáng tin cậy hơn động cơ DC chổi than
Giống như trường hợp động cơ DC có chổi than, cần xét đến mô men quán tính của trục động cơ. Cả cơ cấu truyền động và động cơ (trục truyền động) đều có mô men quán tính, kích thước của mômen này phụ thuộc vào trọng lượng, đường kính và chiều dài.
Cần phải có sự điều khiển thích hợp để giải quyết mômen khởi động cao xảy ra khi động cơ bắt đầu quay, đòi hỏi dòng điện cao hơn khi động cơ chạy ở tốc độ ổn định. Một lượng năng lượng nhất định cũng bị mất đi do nhiệt và rung động mỗi khi trục quay.
Trong động cơ DC không chổi than, thiết bị Hall (cảm biến từ) được sử dụng để điều khiển phản hồi và xác định trạng thái của động cơ. Bằng cách điều chỉnh điện áp động cơ, tốc độ động cơ có thể được giữ không đổi mặc dù tải thay đổi. Có thể kiểm soát tốc độ chính xác với động cơ DC không chổi than.
Tiếng ồn điện từ thấp
Việc cân nhắc EMC đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn bộ phận khi bạn thiết kế một sản phẩm.
Động cơ DC có chổi than có xu hướng tạo ra tiếng ồn do phát ra tia lửa điện đáng kể ở mỗi lần chuyển đổi tiếp xúc giữa chổi than và cổ góp. Tiếng ồn là một dạng năng lượng điện từ, giống như các tín hiệu điện khác. Trong trường hợp không có biện pháp kiểm soát thích hợp, nó có thể gây nhiễu cho các thiết bị hoặc linh kiện điện tử khác, gây ra hoạt động sai hoặc suy giảm hiệu suất.
Dòng động cơ của động cơ DC không chổi than có thể được điều khiển bằng điện tử. Vì điều này có xu hướng gây ra ít nhiễu điện từ hơn nên chúng được công nhận là mang lại hiệu suất chuyển đổi tốt hơn so với động cơ DC có chổi than, với mức độ thất thoát năng lượng và tiếng ồn thấp hơn.
Tiềm năng tiết kiệm năng lượng
Trọng lượng của từng bộ phận là một yếu tố quan trọng trong việc giảm trọng lượng tổng thể của sản phẩm. Bởi vì chúng không yêu cầu lắp ráp chổi than nên thiết kế của động cơ DC không chổi than vốn đã linh hoạt hơn, giúp giảm kích thước và trọng lượng của chúng. Hơn nữa, các bộ phận của động cơ càng nhỏ thì càng cần ít năng lượng để quay động cơ.
Do mức tiêu thụ điện năng của động cơ điện ước tính chiếm 40 đến 50% lượng điện sử dụng toàn cầu, hiệu suất chuyển đổi cao hơn (có nghĩa là cần ít điện hơn để cung cấp một lượng năng lượng quay nhất định) cũng giúp giảm tải cho môi trường.
Các tính năng của động cơ DC không chổi than, bao gồm tuổi thọ cao, dễ điều khiển và độ ồn điện từ thấp, là những yếu tố cần thiết để đảm bảo khả năng điều khiển thiết bị đáng tin cậy. Chúng cũng góp phần kéo dài tuổi thọ của các thiết bị, thiết bị ngoại vi máy tính cá nhân và các sản phẩm khác.
Tác động tổng thể của sản phẩm đối với môi trường cũng được giảm bớt bằng cách sử dụng động cơ không chứa bất kỳ chì, crom hóa trị sáu hoặc các vật liệu khác bị hạn chế bởi các tiêu chuẩn môi trường như RoHS.
Nhiều biến thể có sẵn để phù hợp với các thiết kế sản phẩm khác nhau
Ngược lại với động cơ DC có chổi than không thể hoạt động nếu không có chổi than và cổ góp, động cơ DC không chổi than mang đến sự linh hoạt về kích thước và vị trí của mạch điều khiển. Điều này có nghĩa là chúng có thể phù hợp với các điều kiện không gian khác nhau của hệ thống mục tiêu bằng cách sử dụng rôto có cấu hình thấp, định vị rôto xung quanh hệ thống, thiết kế động cơ có hình dạng dài và mỏng, v.v.
Kết hợp những ưu điểm của động cơ DC không chổi than để sử dụng trong thiết kế
Trong khi động cơ DC có chổi than chạy bằng chổi than và cổ góp thì động cơ DC không chổi than sử dụng bộ phận chuyển mạch ở dạng công tắc bán dẫn. Việc loại bỏ tiếp xúc cơ học khi lấy chổi ra khỏi động cơ cũng mang lại nhiều lợi ích. Bài viết này sẽ giúp cân nhắc xem có nên sử dụng động cơ DC không chổi than hay không.
