Brushless DC motor - Động cơ không chổi than

Brushless DC motor (BLDC) với tên gọi khác là động cơ không chổi than là một loại động cơ điện sử dụng cơ chế chuyển mạch bằng điện tử thay vì sử dụng chổi than và cổ góp như ở động cơ điện một chiều. Do đó BLDC motor khắc phục được hoàn toàn hiện tượng tia lửa điện khi chuyển mạch như ở động cơ một chiều.

Động Cơ DC Không Chổi Than 12VDC

Nhờ thế mà trong những năm gần đây, mạch điều khiển động cơ không chổi than đã được chú ý nghiên cứu, tìm hiểu và đưa vào sử dụng rộng rãi trong sản xuất, nhất là trong các hệ thống tự động có yêu cầu cao về độ tin cậy trong các điều kiện làm việc đặc biệt: môi trường chân không, có nhiệt độ hay thay đổi, môi trường va đập mạnh, có vật liệu dễ cháy nổ,…

So sánh động cơ chổi than so với động cơ thông thường

Nội dung	ĐCMC thông thường	ĐCMC không chổi than
Cấu trúc cơ khí	Mạch kích từ nằm trên stato	Mạch khích từ nằm trên roto
Tính năng	Đáp ứng nhanh và dễ điều khiển	Đáp ứng chậm hơn. Dễ bảo dưỡng (thường không yêu cầu bảo dưỡng)
Sơ đồ nối dây	Nối vòng tròn. Đơn giản nhất là nối Δ	Cao áp :Ba pha nối Y hoặc Δ .Bình thường :Dây cuốn 3 pha nối Y có điểm trung tính nối đất hoặc 4 pha. Đơn giản nhất : nối 2 pha
Đổi chiều	Tiếp xúc cơ khí giữa chổi than và cổ góp	Chuyên mạch điện tử sử dụng thiết bị bán dẫn như trasitor,IGBT…
Xác định vị trí roto	Tự động xác định bằng chổi than	Sử dụng cảm biến vị trí :phần tử Hall, cảm biến quang học (otical encoder)
Đảo chiều	Đảo chiều điện áp nguồn (cấp cho phần ứng hoặc mạch kích từ)	Sắp xếp lại thứ tự của các tín hiệu logic

Cấu tạo động cơ chổi than

BLDC motor bao gồm sato, roto và cảm biến vị trí.

Stator: Gồm có lõi sắt và dây quấn. Cách quấn dây của BLDC khác so với cách quấn dây của động cơ xoay chiều 3 pha thông thường, sự đặc biệt này tạo nên sức phản điện động dạng hình thang.
Rotor: Về cơ bản, rotor không khác so với những động cơ nam châm vĩnh cửu khác.
Hall sensor: Động cơ không chổi than cần có cảm biến để xác định vị trí của từ trường rotor so với các pha của cuộn dây stator.

Điểm đáng chú ý là Hall sensor được gắn trên stator của BLDC chứ không phải trên rotor.

Nguyên lý hoạt động của động cơ BLDC

Nguyên lý hoạt động của động cơ BLDC dựa trên lực tương tác của từ trường do stato tạo ra và nam châm vĩnh cửu trên roto.

43041.jpg (1000×768)

Cấu tạo động cơ không chổi than

Khi dòng điện chạy qua một trong ba cuộn dây stato sẽ tạo ra cực từ hút các nam châm vĩnh cửu gần nhất có cực từ trái dấu.Roto sẽ tiếp tục chuyển động nếu dòng điện dịch chuyển sang một cuộn dây liền kề.

Cấp điện tuần tự cho mỗi cuộn dây sẽ làm cho roto quay theo từ trường quay.Nhưng trong thực tế để tăng lực tương tác người ta sẽ cấp điện cùng lúc cả hai cuộn dây, thứ tự chuyển tiếp giữa các cuộn dây được điều khiển bởi mạch điện tử.

Ứng dụng động cơ chổi than

Hiện nay động cơ brushless DC có những ứng dụng chính như:

Ứng dụng tải trọng trong biến đổi: Được sử dụng trong các thiết bị gia dụng, Dryer, máy nén khí.
Ứng dụng trong xe điện, xe hybrid và phương tiện giao thông cá nhân.
Hệ thống sưởi và thông gió
Vị trí các ứng dụng: Kiểm soát trong công nghiệp và các ứng dụng điều khiển tự động.
Sử dụng cho máy bay mô hình bao gồm máy bay trực thăng và máy bay không người lái.

Động cơ Brushless DC đáp ứng nhiều chức năng ban đầu được thực hiện bởi động cơ chổi than DC. Tuy nhiên, chi phí và độ phức tạp trong việc điều khiển khiến cho nó không thể thay thế hoàn toàn động cơ chổi than ở các lĩnh vực có chi phí thấp nhất.