Động cơ chổi than và động cơ không chổi than là hai loại động cơ phổ biến trong các thiết bị hiện nay. Vậy, chúng hoạt động như thế nào và có những điểm khác biệt gì? Bài viết dưới đây sẽ giải thích chi tiết và so sánh sự khác nhau giữa hai loại động cơ này, giúp bạn hiểu rõ hơn về chúng!
1. Động cơ chổi than là gì?
Động cơ chổi than (hay còn gọi là động cơ DC chổi than) là loại động cơ điện phổ biến sử dụng nguồn điện một chiều (DC) để tạo ra chuyển động quay. Nó được ứng dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị điện tử gia dụng, máy móc công nghiệp và phương tiện di chuyển nhờ cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ và dễ dàng sửa chữa.
Động cơ này hiện đang được sử dụng rộng rãi trên thị trường do có mức giá thấp và dễ dàng điều khiển. Thường thấy, loại động cơ này được ứng dụng trong các thiết bị như máy khoan cầm tay, máy mài cầm tay, máy cắt cầm tay, và nhiều loại máy móc khác.
1.1. Cấu tạo của động cơ chổi than
Cấu tạo của động cơ chổi than bao gồm các bộ phận chính sau:
- Stator (Vỏ tĩnh): Stator là phần vỏ ngoài của động cơ, được làm từ thép hoặc hợp kim nhôm. Bên trong stato được quấn nhiều vòng dây dẫn điện tạo thành các cuộn dây. Khi có dòng điện đi qua, các cuộn dây này sẽ tạo ra từ trường.
- Roto (Lõi quay): Roto là phần lõi quay được gắn với trục động cơ, gồm nhiều lá thép mỏng được xếp chồng lên nhau và cách điện bằng lớp sơn cách điện. Roto cũng được quấn dây dẫn điện nhưng theo phương vuông góc với trục động cơ. Dòng điện sẽ đi qua các cuộn dây của roto để tạo ra lực quay.
- Chổi than: Là hai thanh than graphite được ép sát vào cổ góp (bộ góp) của roto. Chổi than có nhiệm vụ dẫn dòng điện từ nguồn điện một chiều vào cuộn dây của roto.
- Bộ góp (Commutator): Commutator là một vòng kim loại được chia thành nhiều đoạn, được gắn cố định vào trục roto. Bộ góp có nhiệm vụ kết nối chổi than với các cuộn dây của roto một cách liên tục khi roto quay. Vị trí các đoạn bộ góp sẽ thay đổi liên tục khi roto quay, giúp đảo ngược chiều dòng điện trong cuộn dây của roto, từ đó tạo ra chuyển động quay liên tục.
- Vỏ động cơ: Vỏ động cơ bao bọc và bảo vệ các bộ phận bên trong động cơ. Thường được làm từ nhựa hoặc kim loại.
- Trục động cơ: Trục động cơ là trục quay nối roto với tải. Dòng điện sẽ được truyền từ roto sang tải qua trục động cơ.
- Hệ thống làm mát: Giúp làm mát động cơ trong quá trình hoạt động. Hệ thống làm mát có thể sử dụng quạt, cánh tản nhiệt hoặc dầu bôi trơn.
Ngoài ra, động cơ chổi than còn có thể bao gồm các bộ phận khác như:
- Vòng bi: Giúp giảm ma sát giữa các bộ phận chuyển động.
- Nắp đậy: Bảo vệ các bộ phận bên trong động cơ khỏi bụi bẩn và nước.
- Cảm biến: Giúp theo dõi tốc độ và vị trí của roto.
1.2. Nguyên lý hoạt động chi tiết của động cơ chổi than
Động cơ có chổi than hoạt động dựa trên cơ chế tiếp xúc giữa chổi than và cổ góp để cung cấp điện năng cho cuộn dây. Chổi than trong loại động cơ này được duy trì tiếp xúc liên tục và trượt trên bề mặt cổ góp hoặc vành trượt nhờ vào lò xo lá hoặc lò xo cuộn. Điều này giúp duy trì dòng điện ổn định cho phần rotor.
Nguyên lý hoạt động của nó dựa trên sự tương tác giữa từ trường và dòng điện, bao gồm các bước sau:
- Tạo từ trường: Khi dòng điện DC đi qua các cuộn dây quấn quanh stato (vỏ tĩnh), nó sẽ biến stato thành một nam châm điện, tạo ra từ trường.
- Lực cảm ứng điện từ: Từ trường quay của stato tác dụng lực cảm ứng điện từ lên các cuộn dây của roto (lõi quay), khiến roto quay theo chiều của từ trường.
- Thay đổi chiều dòng điện: Bộ góp (commutator) – một vòng kim loại chia thành nhiều đoạn gắn trên trục roto – liên tục tiếp xúc với chổi than. Vị trí các đoạn bộ góp thay đổi giúp đảo ngược chiều dòng điện trong cuộn dây roto, duy trì chuyển động quay theo một chiều.
- Duy trì chuyển động: Sự kết hợp giữa lực cảm ứng điện từ và thay đổi chiều dòng điện giúp roto quay liên tục theo một chiều. Tốc độ quay có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp hoặc dòng điện cung cấp cho động cơ.
2. Động cơ không chổi than là gì?
Động cơ không chổi than (BLDC – Brushless DC motor) là loại động cơ điện sử dụng nguồn điện một chiều (DC) để tạo ra chuyển động quay, nhưng khác với động cơ chổi than ở chỗ nó không sử dụng chổi than để dẫn điện mà sử dụng cảm biến vị trí và bộ điều khiển điện tử. Nhờ vậy, động cơ không chổi than sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội so với động cơ chổi than, bao gồm hiệu suất cao, tiếng ồn thấp, độ rung thấp, tuổi thọ cao và không cần bảo dưỡng thường xuyên.
2.1. Cấu tạo của động cơ không chổi than
Cấu tạo của động cơ chổi than bao gồm các bộ phận chính sau:
- Stator: Là phần vỏ tĩnh của động cơ, được quấn nhiều vòng dây dẫn điện tạo thành các cuộn dây. Khi có dòng điện đi qua, các cuộn dây này sẽ tạo ra từ trường. Tuy nhiên, khác với động cơ chổi than, stator của động cơ không chổi than có cấu tạo dạng “sao” với các cực từ được bố trí xen kẽ.
- Roto: Là phần lõi quay được gắn với trục động cơ, được làm từ vật liệu từ tính vĩnh cửu. Roto có cấu tạo dạng trụ, được chia thành nhiều cực từ nam châm.
- Cảm biến vị trí: Là bộ phận có nhiệm vụ xác định vị trí của roto trong không gian. Có hai loại cảm biến vị trí phổ biến là cảm biến Hall và cảm biến quang học.
- Bộ điều khiển điện tử: Là bộ phận có nhiệm vụ điều khiển dòng điện đi qua các cuộn dây của stator dựa trên thông tin vị trí của roto từ cảm biến vị trí. Bộ điều khiển điện tử sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha, giúp tạo ra từ trường quay trong stator và tác dụng lực lên roto, từ đó tạo ra chuyển động quay.
2.2. Nguyên lý hoạt động của động cơ không chổi than
Động cơ không chổi than (BLDC – Brushless DC motor) vận hành dựa trên nguyên lý tương tác giữa từ trường và dòng điện, nhưng khác biệt so với động cơ chổi than ở chỗ nó sử dụng cảm biến vị trí và bộ điều khiển điện tử thay vì chổi than để dẫn điện. Nhờ vậy, động cơ không chổi than mang đến nhiều ưu điểm vượt trội như hiệu suất cao, tiếng ồn thấp, tuổi thọ dài và không cần bảo dưỡng thường xuyên.
Điểm mấu chốt trong hoạt động của động cơ không chổi than:
- Xác định vị trí roto: Cảm biến vị trí, thường là cảm biến Hall hoặc cảm biến quang học, liên tục theo dõi vị trí của các cực từ nam châm trên roto. Thông tin vị trí này được truyền đến bộ điều khiển điện tử.
- Tính toán dòng điện: Dựa trên thông tin vị trí roto, bộ điều khiển điện tử tính toán chính xác dòng điện cần thiết cho từng cuộn dây của stato để tạo ra từ trường quay phù hợp với vị trí của roto.
- Tạo ra từ trường quay: Bộ điều khiển điện tử điều khiển dòng điện đi qua các cuộn dây của stato theo trình tự cụ thể, tạo ra từ trường quay trong stato.
- Lực từ tác động lên roto: Từ trường quay của stato tác dụng lực từ lên các cực từ nam châm trên roto, tạo ra mô-men quay và làm roto quay theo chiều của từ trường.
- Lặp lại chu trình: Quá trình xác định vị trí roto, tính toán dòng điện, tạo ra từ trường quay và tác dụng lực lên roto diễn ra liên tục, giúp roto quay liên tục theo một chiều nhất định.
3. Ưu điểm và nhược điểm
3.1. Động cơ chổi than
3.2. Động cơ không chổi than
Động cơ không chổi than mang lại nhiều ưu điểm nổi bật so với động cơ chổi than. Trước tiên, tuổi thọ của động cơ không chổi than cao hơn vì không sử dụng chổi than, giảm thiểu sự mài mòn và nâng cao độ bền của động cơ. Điều này giúp kéo dài tuổi thọ của động cơ và giảm nhu cầu bảo trì. Thứ hai, động cơ không chổi than thường có hiệu suất cao hơn, với hiệu suất lên đến 90%, so với chỉ 70-75% của động cơ chổi than. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm điện năng mà còn tối ưu hóa hiệu suất hoạt động.
Thêm vào đó, động cơ không chổi than hoạt động êm ái hơn do không có sự ma sát giữa chổi than và rotor, giúp giảm tiếng ồn và tạo ra môi trường làm việc thoải mái hơn. Tóm lại, động cơ không chổi than nổi bật với tuổi thọ dài, hiệu suất cao, tiết kiệm năng lượng và ít tiếng ồn, mặc dù việc lựa chọn giữa hai loại động cơ vẫn phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể và ngân sách của người sử dụng.
Tuy nhiên, giá thành của động cơ không chổi than thường cao hơn so với động cơ chổi than, chủ yếu do cấu tạo phức tạp và công nghệ tiên tiến hơn. Điều này có thể làm nhiều người dùng cân nhắc, đặc biệt là những ai đang tìm kiếm giải pháp tiết kiệm chi phí. Tuy nhiên, điều này có thể là một sự hiểu lầm, vì nếu xét về tuổi thọ và hiệu suất lâu dài, động cơ không chổi than có thể không đắt hơn động cơ chổi than, vốn yêu cầu bảo trì và thay thế linh kiện thường xuyên do tuổi thọ ngắn hơn.
Thứ hai, việc sửa chữa và thay thế linh kiện cho động cơ không chổi than có thể gặp khó khăn hơn, vì chúng thường sử dụng các linh kiện điện tử như bộ điều khiển chuyên dụng và cảm biến hall. Điều này đòi hỏi kỹ thuật viên có kiến thức và kỹ năng chuyên môn cao hơn, và linh kiện thay thế có thể có giá thành cao hơn so với các linh kiện của động cơ chổi than.
4. Bảng so sánh giữa động cơ không chổi than và có chổi than
Dưới đây là bảng so sánh giữa động cơ không chổi than và động cơ chổi than:
| Tiêu chí | Động cơ không chổi than | Động cơ chổi than |
|---|---|---|
| Tuổi thọ: | Cao hơn, ít mài mòn | Thấp hơn, cần bảo trì thường xuyên do mài mòn chổi than |
| Hiệu suất: | Cao (lên đến 90%) | Thấp hơn (70-75%) |
| Bảo trì: | Ít hơn, không cần thay thế chổi than | Thường xuyên, cần thay thế chổi than |
| Tiếng ồn: | Ít hơn, hoạt động êm ái | Nhiều hơn, do ma sát giữa chổi than và rotor |
| Giá thành ban đầu: | Cao hơn | Thấp hơn |
| Khả năng điều khiển tốc độ: | Dễ dàng điều khiển bằng cách thay đổi điện áp hoặc dòng điện | Dễ dàng điều khiển bằng cách thay đổi điện áp hoặc dòng điện |
| Khởi động mô-men xoắn: | Thấp hơn | Cao hơn |
| Nhiễu điện từ (EMI): | Ít hơn | Nhiều hơn do chập chờn trong tiếp xúc của chổi than |
| Ứng dụng: | Thích hợp cho các thiết bị yêu cầu độ bền và hiệu suất cao | Thích hợp cho các thiết bị yêu cầu mô-men xoắn cao và chi phí thấp |
| Chi phí dài hạn: | Có thể thấp hơn khi xét về tuổi thọ và hiệu suất lâu dài | Có thể cao hơn do bảo trì và thay thế linh kiện thường xuyên |
Bảng trên cung cấp cái nhìn tổng quan về ưu và nhược điểm của từng loại động cơ, giúp người dùng dễ dàng hơn trong việc lựa chọn loại động cơ phù hợp với nhu cầu và ngân sách của mình.
5. Liên hệ mua hàng
Quý khách có thể gọi ngay đến hotline 0966 7676 94 – 0918.10.81.91, inbox qua Fanpage, để lại tin nhắn tại website để được tư vấn chi tiết hơn về sản phẩm nhé. Việt Phát hân hạnh được phục vụ quý khách hàng !!!