Động cơ DC là gì? Thống số, cấu tạo và các loại động cơ DC

Động cơ DC được sử dụng rộng rãi trong các loại máy móc, thiết bị, đồ dùng… Tuy nhiên, nhiều người vẫn chưa hiểu rõ về động cơ DC là gì, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng như thế nào? Hãy cùng theo dõi bài viết dưới đây để có thêm những thông tin hữu ích về loại động cơ này.

Động cơ DC là gì?

Động cơ DC là loại động cơ điện một chiều, nó chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học. Thông thường, động cơ DC sẽ lấy năng lượng điện thông qua dòng điện trực tiếp và chuyển đổi năng lượng thành vòng quay cơ học.

Đặc điểm nổi bật của động cơ điện DC là khả năng kiểm soát chính xác tốc độ của Stator và Rotor. Do đó, nó được ưu tiên sử dụng hơn các loại động cơ khác. Bên cạnh đó, loại động cơ này có thể ngay lập tức khởi động, dừng lại và đảo ngược giúp việc kiểm soát hoạt động của thiết bị sản xuất một cách hiệu quả.

Cấu tạo động cơ DC chi tiết nhất

Động cơ DC bao gồm các bộ phận: Stato, trục, thiết bị đầu cuối, nam châm, Rotor, cuộn dây, bàn chải, bộ chuyển đổi. Mỗi bộ phận sẽ có cấu tạo cũng như đảm nhiệm những vai trò khác nhau. Cụ thể như sau:

1. Bộ phận Stator

Stato hay còn gọi là phần tĩnh của động cơ, nó được thiết kế bao gồm một hoặc nhiều cặp nam châm vĩnh cửu/ nam châm điện với chức năng bảo vệ và hỗ trợ động cơ hoạt động. Sato cung cấp một từ trường quay điều khiển ứng dụng hoặc Rôt và nhận nguồn cung cấp điện thông qua các thiết bị đầu cuối của nó.

2. Bộ phận trục

Trục của động cơ DC có vị trí chính giữa trung tâm và được các bộ khác bao quanh. Loại trục này thường được làm từ các vật liệu kim loại cứng và được các bộ phận khác bao quanh và gắn chặt.

3. Thiết bị đầu cuối

Thiết bị đầu cuối có thể dễ dàng tháo lắp hoặc gắn chặt để bảo vệ, cách ly động cơ DC với môi trường bên ngoài. Khi dây mang điện tích (+) được kết nối với đầu cuối (+) và dây âm (-) kết nối với đầu cuối âm (-) thì động cơ sẽ quay theo chiều kim đồng hồ. Ngược lại, khi gắn trái dấu với nhau động cơ sẽ quay theo chiều ngược kim đồng hồ.

Vai trò của các thiết bị đầu cuối là cung cấp nguồn điện cho động cơ và được kết nối với bàn chải chổi than, cánh tay bàn chải bên trong nắp lưng để động cơ có thể hoạt động bình thường và liên tục.

4. Bộ phận nam châm

Nam châm của động cơ DC sẽ bao quanh thành hình tròn với các miếng đều nhau, nó được Roto bao bọc xung quanh và cuộn dây quấn đều để có thể cố định. Các nam châm sử dụng đều là nam châm vĩnh cửu.

5. Bộ phận Rotor

Rotor là phần lõi chuyển động và quay liên tục được làm từ các cuộn dây, sau đó quấn lại tạo thành nam châm điện. Rotor có cấu tạo từ nhiều đĩa và được cách nhiệt với nhau bằng các tấm nhiều lớp, sử dụng để tạo ra các cuộc các mạng cơ học và ứng dụng rộng rãi trong đời sống. 

Đây là bộ phận quan trọng và không thể thiếu đối với động cơ DC, các đĩa càng nhỏ thì hiệu quả hoạt động của động cơ càng cao và ngược lại.

6. Bộ phận cuộn dây

Cuộn dây bao quanh và quấn lấy Roto, đồng thời tạo ra một từ trường mạnh mẽ. Mỗi loại dây tạo ra một từ trường yếu khi điện đi qua nó, nhưng khi kết hợp với tất cả các cuộn dây lại với nhau thì sẽ tạo ra một loại từ trường mạnh. 

Một chiếc động cơ DC sẽ có tối thiểu là 3 cuộn dây để đảm bảo hoạt động nhanh và hiệu quả. Bên cạnh đó, giúp vòng quay trở nên mượt mà và nhiều vòng quấn hơn.

7. Bộ phận bàn chải

Tùy vào nhu cầu sử dụng mà người dùng lựa chọn loại động cơ DC có chổi than hoặc không có chổi than. Hai loại này sẽ có nguyên lý hoạt động khác nhau nhưng đều thực hiện chung nhiệm vụ là tạo ra từ trường Roto và làm cho Roto quay. Bàn chải được thiết kế và nối trực tiếp với các thiết bị đầu cuối của động cơ hoặc nguồn cung cấp điện. 

8. Bộ phận chuyển đổi

Bộ phận này được làm bằng các tấm đồng nhỏ và gắn trực tiếp lên trục xoay. Khi Roto quay, các cực của nguồn điện cung cấp cho các cuộn dây sẽ bị thay đổi. Thông thường, các bộ phận chuyển đổi sẽ được kết nối với nhau thông qua cuộn dây. Với các thiết bị có đầu cuối dương và âm được kết nối với hai tấm chuyển đổi, dòng điện dễ dàng chảy và một trường điện từ được tạo ra.

Nguyên lý làm việc của động cơ DC

Động cơ DC hoạt động theo nguyên lý đơn giản, dễ dàng nắm bắt được, cụ thể như sau:

• Động cơ lấy năng lượng điện thông qua dòng điện trực tiếp, sau đó chuyển đổi năng lượng thành vòng quay cơ học.
•  Lúc này, động cơ sẽ tạo ra một từ trường trong Stato, nó thu hút và đẩy lùi nam châm trên Roto khiến cho Roto quay.
•  Để giữ cho Roto quay liên tục, bộ chuyển đổi sẽ được gắn vào bàn chải đã được kết nối với dòng điện để cung cấp cho cuộn dây nguồn điện phù hợp.
• Tốc độ quay của động cơ DC sẽ thay đổi theo từng chu kỳ có thể là vòng/ phút hoặc nghìn vòng phút tùy vào từng loại thiết bị.

>>> Xem thêm:

Động cơ xăng là gì? Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ xăng

Động cơ Diesel là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ diesel

Ưu nhược điểm của động cơ DC là gì?

1. Ưu điểm

Động cơ DC dù được thiết kế đơn giản, nhỏ bé nhưng lại có nhiều ưu điểm vượt trội:

• Công suất từ 35 - 60W, khả năng tiêu thụ điện năng ít bởi nó chỉ cấp điện cho Stato chứ không cần cấp điện cho Roto. Vì thế, động cơ DC có khả năng tiết kiệm điện hơn so với các loại động cơ một chiều khác.
• Thiết kế nhỏ gọn, đơn giản, sử dụng nam châm vĩnh cửu nên hoạt động bền bỉ hơn, đồng thời gia tăng được tuổi thọ lên đến 15 năm.
• Có khả năng biến đổi dòng điện liên tục để phù hợp với nhiều dòng điện khác nhau, nhưng vẫn đảm bảo hoạt động hiệu quả nhất.
• Trọng lượng nhẹ, dễ dàng lắp đặt ở nơi cao, đem đến độ an toàn cao.
• Chổi than được đánh giá cao về khả năng khởi động và điều chỉnh đạt hiệu suất cực kỳ tốt.

2. Nhược điểm

Bên cạnh những ưu điểm, động cơ DC vẫn có những hạn chế cần được khắc phục:

• Mức giá thành cao hơn so với những loại động cơ dòng điện một chiều khác
• Tiếp điểm giữa chổi than và cổ góp có thể tạo ra các tia điện trong quá trình hoạt động, đồng thời mài mòn cơ học. Nguy hiểm hơn là chập cháy trong quá trình hoạt động.

Các loại động cơ DC phổ biến hiện nay

Hiện nay có nhiều loại động cơ DC được sản xuất và sử dụng trong cuộc sống hàng ngày. Mỗi loại động cơ sẽ có những ưu nhược điểm khác nhau. Dưới đây là 5 loại động cơ điện một chiều DC được sử dụng phổ biến hiện nay.

1. Động cơ DC có chổi than

Đây là loại động cơ tạo ra từ trường Roto bằng cách cho dòng điện đi qua cổ góp và chổi than. Từ trường của Stator được tạo ra nhờ cuộn dây hoặc sử dụng nam châm vĩnh cửu. 

• Ưu điểm: Chi phí thấp, an toàn và dễ sử dụng. Đồng thời có thể bảo trì khi chổi than bị mòn.
• Nhược điểm: Tuổi thọ giảm khi sử dụng với công suất cao, chổi than dễ bị mài mòn và cần thay thế thường xuyên.

2. Động cơ DC kích thích riêng biệt

Thuộc nhóm động cơ một chiều và có nguồn cung cấp riêng biệt cho cuộn dây. Đặc biệt các cuộn dây trường sẽ ứng dụng, tách biệt về mặt điện với nhau. Vì thế mà các cảm ứng và dòng điện trường không can thiệp và quá trình hoạt động của nhau. Dòng điện đầu vào sẽ là tổng của 2 loại dòng điện này

• Ưu điểm: Tốc độ của động cơ không thay đổi kể cả khi có tải hoặc không có tải. Do đó nó được ứng dụng phổ biến với nhiều momen khởi động thấp như các máy công cụ. 
• Nhược điểm: Để có thể điều chỉnh tốc độ thì cần phải lắp thêm điện trở nối tiếp với phần cứng hoặc phải lắp thêm điện trở nối tiếp với mạch kỷ tử.

3. Động cơ DC không chổi than

Động cơ một chiều không chổi than tạo ra từ trường Roto bằng cách sử dụng nam châm vĩnh cửu và sự chuyển dịch của mạch điện từ di chuyển xung quan Stato. Đây là loại động cơ đồng bộ, tốc độ Roto bằng với tốc độ của từ trường và hiệu quả hơn loại động cơ có chổi than. Chính vì thế nó được sử dụng rộng rãi trong máy in, ô tô, thiết bị đo đạc khác.

• Ưu điểm: Vận hành nhẹ nhàng, êm ái, kết cấu gọn gàng và tương đối nhẹ. Hiệu suất động cơ lên đến 90% và tuổi thị cao hơn so với động cơ có chổi than.
• Nhược điểm: Giá thành khá cao do được làm từ nam châm vĩnh cửu và cảm biến Hall.

4. Động cơ DC tự kích thích

Động cơ một chiều tự kích thích sẽ bao gồm các kết nối nối tiếp, song song hoặc hỗn hợp. Mỗi kết nối sẽ có cấu tạo và chức năng riêng biệt để đảm bảo động cơ một chiều có thể hoạt động bình thượng. 

• Ưu điểm: Động cơ có tốc độ giới hạn ở 500 vòng/ phút, phù hợp với những ứng dụng cần mô men khởi động lớn như cần cẩu và tời…
• Nhược điểm: Không nên vận hành ở chế độ không tải vì sẽ khiến động cơ tăng tốc đến mức không kiểm soát được

Ứng dụng của động cơ DC

• Động cơ DC có nhiều ứng dụng trong cuộc sống, nó có trong cấu tạo của tivi, ổ đĩa ĐC, máy in, máy phô tô, đặc biệt trong ngành giao thông vận tải.
• Sử dụng phổ biến trong các công cụ, đồ chơi hay thiết bị gia dụng trong nhà.
• Trong công nghiệp, nó được ứng dụng để làm băng tải, bàn xoay, phanh, đảo chiều…

So sánh motor DC và AC

Động cơ DC và AC có cấu tạo, đặc điểm và ứng dụng khác nhau. Dưới đây là bảng so sánh chi tiết về hai loại động cơ này.

>>> Xem ngay: So sánh ưu nhược điểm động cơ Xăng và động cơ Diesel

Sử dụng động cơ điện DC trên xe nâng Doosan

Động cơ điện một chiều DC không chổi than là sự lựa chọn hàng đầu của các doanh nghiệp khi mua xe nâng hàng. Bởi lẽ, nó đem đến nhiều ưu điểm nổi bật như tiết kiệm điện, tuổi thọ cao, vận hành êm ái, bền bỉ trong suốt quá trình sử dụng. 

Đối với xe nâng Doosan, nguồn năng lượng cung cấp từ bình ắc quy sử dụng dòng điện một chiều DC. Chính vì thế, người ta phải trang bị thêm bộ biến tần DC-AC để có thể biến đổi dòng một chiều thành xoay chiều, cung cấp cho stato tạo từ trường xoay. Từ đó, giúp cho xe nâng Doosan luôn hoạt động mạnh mẽ, ổn định và hiệu quả hơn các loại động cơ đốt trong khác.

Nếu quý khách hàng cần biết thêm thông tin về động cơ DC trên xe nâng Doosan Hàn Quốc hãy liên hệ ngay số HOTLINE 1900 55 88 77 để được tư vấn và giải đáp chi tiết nhất.

>>> Xem ngay: Cấu tạo của động cơ điện 1 pha & Nguyên lý làm việc

Tìm kiếm liên quan:

• Motor DC công suất lớn
• Quạt động cơ DC
• Động cơ DC 12V