Mô Tơ Điện Một Chiều 12V

*

*
|
*
|
*

*

1. Giới thiệu chung

Động cơ một chiều ko cổ góp (BLDC) từ tương đối lâu đã được ứng dụng rộng thoải mái trong các hệ truyền đụng công suất nhỏ dại (vài W cho vài chục W) như trong số ổ đĩa quang, quạt có tác dụng mát trong máy tính cá nhân, thiết bị văn phòng và công sở (máy in, scan…). Trong những ứng dụng đó, mạch điều khiển có thiết kế rất dễ dàng và đơn giản và bao gồm độ tin yêu cao. Với sự cách tân và phát triển của technology chuyển mạch chào bán dẫn với kỹ thuật kiến thiết các bộ biến đổi công suất lớn, những ưu điểm của hệ truyền động sử dụng động cơ BLDC càng được mô tả rõ rệt hơn so với hộp động cơ một chiều truyền thống cũng như động cơ không đồng bộ, đặc biệt là trên các phương nhân tiện di động sử dụng nguồn năng lượng điện một chiều chủ quyền từ acquy, pin, hay tích điện mặt trời. Trong những số đó không thể không nói tới là trong những hệ truyền đụng kéo bên trên xe điện với hiệu suất từ vài chục đến 100kW. Vào công nghiệp, bọn chúng còn được sử dụng thoáng rộng trong những hệ tinh chỉnh và điều khiển servo có năng suất dưới 10kW.

Bạn đang xem: Mô tơ điện một chiều 12v

Mặc dù được hotline là hộp động cơ một chiều nhưng thực tế động cơ BLDC trực thuộc loại động cơ xoay chiều đồng nhất sử dụng nam châm từ vĩnh cửu. Nhưng tất cả một tại sao mang tính lịch sử dân tộc của tên thường gọi “động cơ một chiều không cổ góp” là nó được tạo ra nhằm vứt bỏ những điểm yếu của hộp động cơ một chiều trong những khi vẫn giữ được công dụng mômen/tốc độ tuyến tính và những điểm mạnh trong điều khiển và tinh chỉnh của động cơ một chiều.

Thay cho việc chuyển mạch cái phần ứng áp dụng chổi than cùng cổ góp thì bộ động cơ BLDC sử dụng chuyển mạch điện tử. Điều này sa thải được những nhược điểm của cơ cấu tổ chức chuyển mạch thanh hao than – cổ góp cơ khí, kia là hiện tượng đánh lửa và mài mòn. Vày đó, động cơ BLDC chuyển động tin cậy hơn hộp động cơ một chiều truyền thống cuội nguồn và ít yêu cầu bảo dưỡng. Vị có các cuộn dây phần ứng đặt trên Stator nên thuận lợi dẫn nhiệt từ các cuộn dây ra bên ngoài vỏ, cũng như sử dụng các cách thức làm mát cưỡng hiếp khác trường hợp cần. Vị vậy hộp động cơ BLDC có tỷ lệ công suất lớn hơn động cơ một chiều truyền thống.

Động cơ BLDC có rất nhiều ưu điểm so với động cơ một chiều truyền thống cuội nguồn và hộp động cơ không đồng bộ, kia là:

- Đặc tính tốc độ/mômen tuyến tính

- Đáp ứng hễ nhanh vì chưng quán tính nhỏ

- hiệu suất cao do áp dụng rôto nam châm hút vĩnh cửu nên không tồn tại tổn hao đồng bên trên rôto

- Tuổi thọ cao do không tồn tại chuyển mạch cơ khí

- không khiến nhiễu lúc hoạt động

- Dải vận tốc rộng

- mật độ công suất lớn

2. Cấu trúc nổi bật của động cơ BLDC

Khác với bộ động cơ một chiều truyền thống, bộ động cơ BLDC sử dụng chuyển mạch điện tử gắng cho kết cấu chổi than với cổ góp để gửi mạch cái điện cấp cho những cuộn dây phần ứng. Hoàn toàn có thể gọi đó là cơ cấu tổ chức chuyển mạch tĩnh. Để làm cho được điều đó, phần ứng cũng buộc phải tĩnh. Như vậy, về phương diện kết cấu có thể thấy rằng bộ động cơ BLDC và hộp động cơ một chiều truyền thống cuội nguồn có sự hoán đổi vị trí giữa phần cảm và phần ứng: phần cảm bên trên rôto cùng phần ứng trên stato.Như sẽ giới thiệu, động cơ BLDC có những cuộn dây phần ứng để trên stato (gọi là những cuộn dây stato) còn các nam châm hút từ vĩnh cửu được đặt lên rôto theo nhiều cách thức kết cấu khác nhau 

*

Hình: Các thành phần chính của một động cơ BLDC điển hình

Tuỳ thuộc vào số cuộn dây stato ta có những loại động cơ BLDC một pha, nhị pha, ba pha khớp ứng có một cuộn dây, nhị cuộn dây, cha cuộn dây trên stato. Trong những số đó loại hễ cơ bố pha được sử dụng thịnh hành hơn cả.

Trong động cơ một chiều truyền thống, thời khắc chuyển mạch loại điện giữa những cuộn dây phần ứng được xác định một cách tự nhiên và thoải mái do kết cấu với sự sắp xếp phù phù hợp giữa những cặp rất trên stato và cơ cấu chổi than - cổ góp. Động cơ BLDC không có cơ cấu thanh hao than - cổ góp nên cần được có các thành phần và phương thức để xác xác định trí của rôto nhằm đưa ra các tín hiệu điều khiển và tinh chỉnh trình tự cấp điện cho các cuộn dây trộn phù hợp.

+ Kết cấu rôto của bộ động cơ BLDC

Rôto của bộ động cơ BLDC gồm có phần lõi bằng thép và các nam châm hút từ vĩnh cửu được gắn trên đó theo những cách khác nhau. Về cơ phiên bản có hai cách thức gắn các nam châm hút vĩnh cửu bên trên lõi rôto:

- Rôto có nam châm hút gắn trên bề mặt lõi:

Các nam châm vĩnh cửu được gắn trên mặt phẳng lõi rôto. Kết cấu này dễ dàng và đơn giản trong chế tạo nhưng không chắc chắn là nên thường được áp dụng trong phạm vi tốc độ trung bình cùng thấp.
*

Hình: Rôto có nam châm gắn bên trên bề mặt


- Rôto có nam châm hút từ ẩn bên phía trong lõi:

Trong lõi rôto có các khe dọc trục và những thanh nam châm từ vĩnh cửu được chèn vào những khe này. Kết cấu này khó khăn trong sản xuất và lắp ráp, nhất là khi hiệu suất lớn, nhưng chắc chắn và được sử dụng trong những ứng dụng vận tốc cao.

*

Hình: Rôto có nam châm ẩn bên trong lõi

Trong động cơ BLDC, các nam châm vĩnh cửu bên trên rôto tạo nên từ ngôi trường hướng tâm và phân bố đều dọc theo khe hở không khí thân stato cùng rôto.

Vật liệu làm nam châm hút từ thông hay là ferit, tuy túi tiền rẻ nhưng tỷ lệ từ ngôi trường thấp. Các loại nam châm hút từ được cấp dưỡng từ các kim loại tổng hợp đất hi hữu có mật độ từ trường cao hơn nữa nhiều, và chất nhận được tạo ra các nam châm hút có tỷ lệ từ ngôi trường cao trong khi size và trọng lượng thấp. Điều này đặc biệt có ích đối với những động cơ hiệu suất lớn. Nam châm hút được chế tạo từ hợp kim hiếm có chi tiêu cao cùng thường chỉ được sử dụng trong số ứng dụng cao cấp.

+ Kết cấu stato của hộp động cơ BLDC

Stato của bộ động cơ BLDC gồm những lá thép mỏng manh được xếp chặt thuộc với những cuộn dây được đặt trong những khe dọc từ mặt phía bên trong của stato. Kết cấu như vậy trông giống hệt như trong bộ động cơ không đồng bộ.

tuy nhiên, không giống với động cơ không đồng bộ, những cuộn dây bên trên stato của bộ động cơ BLDC được phân bổ với mật độ đều nhau dọc từ mặt vào của stato.

*

Hình: giải pháp phân bố các cuộn dây trên stato

Với sự phân bổ từ ngôi trường và cách phân bố những cuộn dây stato như vậy, hộp động cơ BLDC tất cả sức điện đụng hình thang và tạo ra mômen béo hơn, công nghệ chế tạo đơn giản hơn, phải chăng tiền hơn; mà lại đập mạch mômen cũng lớn hơn động cơ có sức điện cồn hình sin.

+ cảm biến vị trí rôto

Các cảm biến vị trí rôto được đính thêm trên stato bao gồm nhiệm vụ tin báo về địa điểm của rôto mang lại mạch điều khiển cấp điện cho những cuộn dây stato. Các cảm biến này đang được phân tích kỹ hơn tại đoạn sau.

3. Sức điện hễ cảm ứng

Hình vẽ dưới đây minh hoạ kết cấu đơn giản và dễ dàng của một hộp động cơ BLDC với rôto bao gồm hai rất từ:

*

Hình: Minh hoạ kết cấu hộp động cơ BLDC

Như vẫn phân tích tại vị trí kết cấu hộp động cơ BLDC, ta thấy rằng gồm sự phân bổ đều các vòng dây ở mặt trong stato cũng giống như sự phân bố đều từ trường sóng ngắn rôto dọc từ khe hở không khí thân stato với rôto. Hoàn toàn có thể giả sử thêm rằng sự phân bổ từ trường tại trục tiếp sát giữa hai rất từ (trục Δ1Δ2) cũng đều.

Phân tích sự xuất hiện sức điện động cảm ứng trong cuộn dây pha A khi rôto xoay như sau:

- khi góc θr giữa trục trường đoản cú rôto cùng trục trường đoản cú cuộn dây trộn A có mức giá trị trong tầm từ π/6 mang lại 5π/6.

Trong phạm vi này, khi rôto cù theo chiều mũi thương hiệu trên mẫu vẽ thì toàn bộ các thanh dẫn của cuộn dây pha A đều hoạt động vuông góc với cùng một trừ ngôi trường đều. Vày đó trong những thanh dẫn cảm ứng một sức năng lượng điện động khẳng định theo biểu thức:

E0=Blv=Blrωm (2.1)

Trong đó:

B: là tỷ lệ từ trường bởi vì các nam châm hút rôto tạo nên ra

l: chiều dài của từng thanh dẫn

v: vận tốc dài của thanh dẫn khi giảm qua trường đoản cú trường

ωm: gia tốc góc của rôto

r: nửa đường kính rôto

Nếu cuộn dây pha bao gồm N vòng dây, tức là có 2N thanh dẫn giảm qua từ bỏ trường, thì mức độ điện hễ tổng trong cuộn dây là:

E=2NBlrωm

Vậy khi vận tốc quay không thay đổi thì sức năng lượng điện động chạm màn hình là hằng số.

- khi góc θr có mức giá trị trong tầm từ 5π/6 mang đến 7π/6.

Xem thêm: Đào Tạo Học Xăm Hình Ở Tphcm (Sài Gòn), Đào Tạo Học Viên Xăm Hình Nghệ Thuật Sài Gòn

trong phạm vi này, những thanh dẫn sẽ hoạt động vuông góc cùng với một sóng ngắn từ trường có mật độ đều nhưng lại có những vectơ cảm ứng từ ngược chiều nhau. Vì vậy sức điện động cảm ứng trong các thanh dẫn cũng ngược chiều với làm sút dần sau đó đảo chiều mức độ điện đụng tổng. Tại địa chỉ θr bởi 7π/6 sẽ hoàn thành một bán kỳ hoạt động của rôto. Cung cấp kỳ sau lặp lại tương tự tuy vậy với sức điện rượu cồn đã đổi dấu. Phân tích tương tự cho những pha sót lại ta xây cất được các đường cong sức điện động pha theo vị trí rôto như sau

*

Hình: Sức điện động cảm ứng trên các cuộn dây pha


Những phân tích trên vận dụng với hộp động cơ mà rôto gồm một cặp rất nhưng trọn vẹn tương tự mang lại loại có rất nhiều cặp cực. Chỉ có một điều xem xét là lúc đó một chu kỳ luân hồi cơ (một vòng xoay của rôto) đã gồm bao gồm p/2 chu kỳ điện (p là số rất từ trên rôto).

Nhận thấy rằng sức năng lượng điện động cảm ứng trên những pha có hình dáng thang với mức giá trị hằng số bao gồm độ rộng lớn là 1200 điện.

4. Nguyên lý hoạt động của động cơ BLDC

Điều khiển bộ động cơ BLDC bằng phương pháp chuyển mạch mẫu điện giữa những cuộn dây pha theo một sản phẩm tự với vào những thời gian nhất định.

Mômen xoay được tạo thành là vì sự thúc đẩy giữa nhì từ trường: từ trường sóng ngắn do nam châm từ rôto tạo ra và từ trường sóng ngắn tổng vì dòng điện trong các cuộn dây pha chế tạo ra. Xu thế của rôto là quay mang đến vị trí làm sao để cho hai vectơ sóng ngắn tổng trùng nhau. Mômen con quay đạt giá chỉ trị lớn nhất là khi nhị từ ngôi trường vuông góc cùng với nhau.

Trong quy trình hoạt động, tại một thời điểm chỉ có hai cuộn dây trộn được cấp điện, cuộn dây thứ bố không được cấp cho điện, và câu hỏi chuyển mạch cái điện từ bỏ cuộn dây này thanh lịch cuộn dây khác sẽ tạo ra từ trường xoay và tạo nên rôto cù theo.

Như vậy, thứ tự đưa mạch cái điện giữa các cuộn dây trộn phải địa thế căn cứ vào chiều tảo của rôto.

Thời điểm đưa mạch dòng điện từ trộn này thanh lịch pha khác được xác minh sao đến mômen đạt giá trị lớn số 1 và đập mạch mômen do quá trình chuyển mạch mẫu điện là bé dại nhất.

Ta có mômen được khẳng định bằng biểu thức:

Te= (eaia+ebib+ecic)/ωm

Trong đó:

ea,eb,ec: sức điện động chạm màn hình của trộn A, B, C (V)

ia, ib,ic: cái điện các pha A, B, C (A)

ωm: gia tốc góc của trục Rotor (rad/s)

Để dành được yêu cầu trên, ta mong muốn cấp điện cho cuộn dây vào thời điểm làm sao để cho dòng điện trùng pha với sức năng lượng điện động chạm màn hình và mẫu điện cũng rất được điều chỉnh nhằm đạt biên độ ko đổi trong vòng có phạm vi 1200 điện. Nếu không trùng trộn với mức độ điện đụng thì dòng điện cũng sẽ có giá trị mập và tạo thêm tổn hao bên trên stato

*
Hình: Sự trùng pha thân sức năng lượng điện động cảm ứng và loại điện


Việc xác định thời điểm chuyển mạch loại điện bởi việc giám sát và đo lường trực tiếp sức năng lượng điện động cảm ứng pha được điện thoại tư vấn là kỹ thuật tinh chỉnh không cảm ứng và đã được phân tích kỹ hơn ở phần sau.

Do có mối tương tác giữa sức năng lượng điện động chạm màn hình pha và vị trí của rôto như tế bào tả ở chỗ trên nên việc xác định thời điểm cung cấp điện cho các cuộn dây còn hoàn toàn có thể thực hiện được bằng câu hỏi xác xác định trí của rôto nhờ vào các cảm biến vị trí.

Trong động cơ BLDC sử dụng cảm biến vị trí cảm giác Hall (gọi tắt là cảm biến Hall). Cảm giác Hall được E.H.Hall tìm ra năm 1879 với được diễn đạt như sau: khi 1 dây dẫn điện đặt trong một tự trường, từ trường sẽ tác động một lực lên những điện tích đang chuyển động trong dây điện và có xu thế đẩy chúng sang một bên của dây dẫn. Điều này hết sức dễ tưởng tượng khi dây dẫn gồm dạng tấm mỏng. Sự tích tụ các điện tích ở 1 bên dây dẫn làm mở ra điện áp giữa hai phương diện của dây dẫn. Điện áp này còn có độ lớn xác suất với độ mạnh từ trường cùng cường độ dòng điện qua dây dẫn 

*
Hình 2.9. Tế bào hình bộ phận cảm phát triển thành Hall


Động cơ BLDC có ba cảm ứng Hall được đặt lên stato. Khi các cực của nam châm hút từ trên rôto chuyển động đến vị trí cảm biến Hall thì đầu ra của cảm biến có mức súc tích cao hoặc thấp, tuỳ nằm trong vào cực nam châm hút từ là N xuất xắc S. Phụ thuộc vào tổ hợp các tín hiệu logic của ba cảm ứng để khẳng định trình từ bỏ và thời khắc chuyển mạch mẫu điện giữa các cuộn dây pha stato.

Thông thường có hai cách bố trí ba cảm ứng Hall trên stato là sắp xếp lệch nhau 600 hoặc 1200 trong không gian. Từng cách sắp xếp đó sẽ tạo ra những tổ hợp biểu thị logic không giống nhau khi rôto quay.


Quan tiếp giáp hình bên trên ta thấy, thời gian chuyển mạch chiếc điện là thời khắc mà 1 trong những ba tín hiệu cảm biến Hall đổi khác mức logic. Cũng từ bỏ hình bên trên thấy rằng trong một chu kỳ điện có sáu sự đưa mức lô ghích của ba cảm biến Hall. Vì vậy trình tự đưa mạch này điện thoại tư vấn là trình tự chuyển mạch sáu bước.

việc gắn các cảm biến Hall bên trên stato là 1 quá trình phức hợp và yêu cầu độ đúng đắn cao. Việc lắp các cảm ứng Hall bên trên stato không chính xác sẽ dẫn đến các sai số lúc xác định vị trí rôto. Để khắc phục và hạn chế điều này, một trong những động cơ gồm thêm các nam châm hút từ phụ bên trên rôto để giao hàng cho câu hỏi xác định vị trí rôto. Các nam châm phụ này được đính như các nam châm hút chính nhưng bé dại hơn và thường được gắn trên phần trục rôto ở ngoài các cuộn dây stato nhằm tiện cho câu hỏi hiệu chỉnh. Kết cấu như vậy giống như cơ cấu chổi than - cổ góp trong hộp động cơ một chiều truyền thống. Từ khóa: xe cộ điện, ô tô điện việt nam, electric vehicles, electric car