An động cơ điệnlà một thiết bị chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học, và kể từ khi Faraday phát minh ra động cơ điện đầu tiên, chúng ta đã có thể sống mà không cần đến thiết bị này ở mọi nơi.
Ngày nay, ô tô đang nhanh chóng thay đổi từ chủ yếu là các thiết bị cơ khí sang các thiết bị chạy bằng điện, và việc sử dụng động cơ trong ô tô ngày càng trở nên phổ biến. Nhiều người có thể không đoán được có bao nhiêu động cơ được lắp trong ô tô của họ, và phần giới thiệu sau đây sẽ giúp bạn khám phá các động cơ trong ô tô của mình.
Ứng dụng của động cơ trong ô tô
Để tìm ra vị trí của động cơ trong xe của bạn, ghế điện là nơi lý tưởng để tìm nó. Trong xe hạng phổ thông, động cơ thường cung cấp chức năng điều chỉnh trước sau và độ nghiêng của tựa lưng. Trong xe hạng sang,động cơ điệncó thể điều khiển điều chỉnh độ cao, ví dụ, ngả đệm ghế dưới, hỗ trợ thắt lưng, điều chỉnh tựa đầu và độ cứng của đệm, cùng nhiều tính năng khác có thể sử dụng mà không cần động cơ điện. Các tính năng ghế khác sử dụng động cơ điện bao gồm gập ghế điện và tải điện cho hàng ghế sau.
Cần gạt nước kính chắn gió là ví dụ phổ biến nhất củađộng cơ điệnứng dụng trong xe hơi hiện đại. Thông thường, mỗi xe hơi đều có ít nhất một động cơ gạt nước cho cần gạt nước phía trước. Cần gạt nước cửa sổ phía sau ngày càng trở nên phổ biến với xe SUV và xe có cửa sau kiểu cửa chuồng, nghĩa là cần gạt nước phía sau và động cơ tương ứng có mặt trong hầu hết các xe hơi. Một động cơ khác bơm chất lỏng rửa kính chắn gió và ở một số xe hơi đến đèn pha, có thể có cần gạt nước nhỏ riêng.
Hầu như mọi xe đều có quạt gió luân chuyển không khí qua hệ thống sưởi ấm và làm mát; nhiều xe có hai hoặc nhiều quạt trong cabin. Các xe cao cấp hơn cũng có quạt ở ghế để thông gió đệm và phân phối nhiệt.
Trước đây, cửa sổ thường được mở và đóng bằng tay, nhưng hiện nay cửa sổ điện đã trở nên phổ biến. Các động cơ ẩn được đặt trong mỗi cửa sổ, bao gồm cả cửa sổ trời và cửa sổ sau. Các bộ truyền động được sử dụng cho các cửa sổ này có thể đơn giản như rơ le, nhưng các yêu cầu về an toàn (như phát hiện chướng ngại vật hoặc kẹp chặt vật thể) dẫn đến việc sử dụng các bộ truyền động thông minh hơn với chức năng giám sát chuyển động và giới hạn lực truyền động.
Chuyển từ khóa thủ công sang khóa điện, khóa xe đang trở nên tiện lợi hơn. Lợi ích của điều khiển bằng động cơ bao gồm các tính năng tiện lợi như vận hành từ xa và tăng cường an toàn và thông minh như mở khóa tự động sau va chạm. Không giống như cửa sổ chỉnh điện, khóa cửa chỉnh điện phải giữ nguyên tùy chọn vận hành thủ công, do đó điều này ảnh hưởng đến thiết kế của động cơ và cấu trúc của khóa cửa chỉnh điện.
Các chỉ báo trên bảng điều khiển hoặc cụm đồng hồ có thể đã phát triển thành điốt phát sáng (LED) hoặc các loại màn hình khác, nhưng hiện nay mọi mặt đồng hồ và đồng hồ đo đều sử dụng động cơ điện nhỏ. Các động cơ khác trong danh mục cung cấp tiện ích bao gồm các tính năng phổ biến như gập gương chiếu hậu và điều chỉnh vị trí, cũng như các ứng dụng có tâm trạng hơn như mui trần, bàn đạp có thể thu vào và vách ngăn kính giữa người lái và hành khách.
Dưới nắp ca-pô, động cơ điện đang trở nên phổ biến hơn ở một số nơi khác. Trong nhiều trường hợp, động cơ điện đang thay thế các thành phần cơ khí dẫn động bằng dây đai. Ví dụ bao gồm quạt tản nhiệt, bơm nhiên liệu, bơm nước và máy nén. Có một số lợi thế khi thay đổi các chức năng này từ truyền động dây đai sang truyền động điện. Một là việc sử dụng động cơ truyền động trong thiết bị điện tử hiện đại tiết kiệm năng lượng hơn so với sử dụng dây đai và puli, mang lại những lợi ích như cải thiện hiệu suất nhiên liệu, giảm trọng lượng và giảm lượng khí thải. Một lợi thế khác là việc sử dụng động cơ điện thay vì dây đai cho phép tự do hơn trong thiết kế cơ khí, vì vị trí lắp đặt máy bơm và quạt không phải bị hạn chế bởi dây đai hình rắn phải được gắn vào mỗi puli.
Xu hướng công nghệ động cơ trong xe
Động cơ điện là không thể thiếu tại những vị trí được đánh dấu trong sơ đồ trên và sau đó, khi ô tô ngày càng trở nên điện tử hơn và tiến bộ trong công nghệ lái xe tự động và thông minh, động cơ điện sẽ được sử dụng ngày càng nhiều trên ô tô và loại động cơ dẫn động cũng thay đổi.
Trong khi trước đây hầu hết các động cơ trong xe hơi đều sử dụng hệ thống ô tô 12V tiêu chuẩn, thì hệ thống điện áp kép 12V và 48V hiện đang trở nên phổ biến, với hệ thống điện áp kép cho phép loại bỏ một số tải dòng điện cao hơn khỏi ắc quy 12V. Ưu điểm của việc sử dụng nguồn cung cấp 48V là giảm dòng điện gấp bốn lần cho cùng một công suất và giảm trọng lượng của cáp và cuộn dây động cơ. Các ứng dụng có tải dòng điện cao có thể được nâng cấp lên nguồn điện 48V bao gồm động cơ khởi động, bộ tăng áp, bơm nhiên liệu, bơm nước và quạt làm mát. Việc lắp đặt hệ thống điện 48V cho các thành phần này có thể tiết kiệm khoảng 10 phần trăm mức tiêu thụ nhiên liệu.
Hiểu về các loại động cơ
Các ứng dụng khác nhau yêu cầu các loại động cơ khác nhau và động cơ có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau.
1. Phân loại theo nguồn điện hoạt động - Tùy thuộc vào nguồn điện hoạt động của động cơ, có thể phân loại thành động cơ DC và động cơ AC. Trong đó, động cơ AC cũng được chia thành động cơ một pha và động cơ ba pha.
2. Theo nguyên lý hoạt động - theo cấu trúc và nguyên lý hoạt động khác nhau, động cơ có thể được chia thành động cơ DC, động cơ không đồng bộ và động cơ đồng bộ. Động cơ đồng bộ cũng có thể được chia thành động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, động cơ đồng bộ từ trở và động cơ trễ. Động cơ không đồng bộ có thể được chia thành động cơ cảm ứng và động cơ chuyển mạch AC.
3. Phân loại theo chế độ khởi động và chạy - động cơ theo chế độ khởi động và chạy có thể chia thành động cơ không đồng bộ một pha khởi động bằng tụ điện, động cơ không đồng bộ một pha chạy bằng tụ điện, động cơ không đồng bộ một pha chạy bằng tụ điện và động cơ không đồng bộ một pha tách pha.
4. Phân loại theo mục đích sử dụng - Động cơ điện có thể chia thành động cơ truyền động và động cơ điều khiển theo mục đích sử dụng. Động cơ truyền động được chia thành các công cụ điện (bao gồm khoan, đánh bóng, mài, cắt, doa và các công cụ khác) có động cơ điện, đồ gia dụng (bao gồm máy giặt, quạt điện, tủ lạnh, máy điều hòa, máy ghi âm, máy quay video, đầu đĩa DVD, máy hút bụi, máy ảnh, máy sấy tóc, máy cạo râu điện, v.v.) có động cơ điện và các máy móc và thiết bị nhỏ đa năng khác (bao gồm nhiều loại máy công cụ nhỏ, máy móc nhỏ, thiết bị y tế, dụng cụ điện tử, v.v.). Động cơ điều khiển được chia thành động cơ bước và động cơ servo.
5. Phân loại theo cấu tạo của rotor - động cơ theo cấu tạo của rotor có thể chia thành động cơ không đồng bộ lồng sóc (tiêu chuẩn cũ gọi là động cơ không đồng bộ lồng sóc) và động cơ không đồng bộ rotor dây quấn (tiêu chuẩn cũ gọi là động cơ không đồng bộ dây quấn).
6. Phân loại theo tốc độ làm việc - động cơ theo tốc độ làm việc có thể chia thành động cơ tốc độ cao, động cơ tốc độ thấp, động cơ tốc độ không đổi, động cơ tốc độ.
Hiện nay, hầu hết các động cơ trong các ứng dụng thân xe ô tô đều sử dụng động cơ DC chổi than, đây là một giải pháp truyền thống. Những động cơ này dễ lái và tương đối rẻ do chức năng chuyển mạch do chổi than cung cấp. Trong một số ứng dụng, động cơ DC không chổi than (BLDC) mang lại những lợi thế đáng kể về mật độ công suất, giúp giảm trọng lượng và tiết kiệm nhiên liệu hơn cũng như giảm lượng khí thải, và các nhà sản xuất đang lựa chọn sử dụng động cơ BLDC trong cần gạt nước kính chắn gió, quạt và máy bơm sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí (HVAC) trong cabin. Trong những ứng dụng này, động cơ có xu hướng chạy trong thời gian dài thay vì hoạt động tạm thời như cửa sổ chỉnh điện hoặc ghế chỉnh điện, trong đó tính đơn giản và hiệu quả về chi phí của động cơ chổi than vẫn tiếp tục mang lại lợi thế.
Động cơ điện phù hợp với xe điện
Sự chuyển đổi từ xe tiết kiệm nhiên liệu sang xe hoàn toàn chạy bằng điện sẽ chứng kiến sự chuyển dịch sang động cơ chạy bằng mô-tơ ở trung tâm của xe.
Hệ thống truyền động động cơ là trái tim của xe điện, bao gồm động cơ, bộ chuyển đổi điện, nhiều cảm biến phát hiện và nguồn điện. Các loại động cơ phù hợp cho xe điện bao gồm: động cơ DC, động cơ DC không chổi than, động cơ không đồng bộ, động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu và động cơ từ trở chuyển mạch.
Động cơ DC là động cơ chuyển đổi năng lượng điện DC thành năng lượng cơ học, được sử dụng rộng rãi trong kéo điện vì hiệu suất điều chỉnh tốc độ tốt. Nó cũng có đặc điểm là mô-men xoắn khởi động lớn và điều khiển tương đối đơn giản, do đó, bất kỳ máy móc nào khởi động dưới tải nặng hoặc yêu cầu điều chỉnh tốc độ đồng đều, chẳng hạn như máy cán lớn có thể đảo ngược, tời, đầu máy điện, xe điện, v.v., đều phù hợp để sử dụng động cơ DC.
Động cơ DC không chổi than rất phù hợp với đặc tính tải của xe điện, với đặc tính mô men xoắn lớn ở tốc độ thấp, có thể cung cấp mô men xoắn khởi động lớn để đáp ứng yêu cầu tăng tốc của xe điện, đồng thời có thể chạy ở dải tốc độ rộng thấp, trung bình và cao, cũng có đặc tính hiệu suất cao, trong điều kiện tải nhẹ, có hiệu suất cao. Nhược điểm là bản thân động cơ phức tạp hơn động cơ AC và bộ điều khiển phức tạp hơn động cơ DC có chổi than.
Động cơ không đồng bộ, tức là động cơ cảm ứng, là một thiết bị trong đó rôto được đặt trong từ trường quay và dưới tác động của từ trường quay, mô men quay thu được và do đó rôto quay. Cấu trúc động cơ không đồng bộ đơn giản, dễ chế tạo và bảo trì, nó có đặc tính tải tốc độ gần như không đổi, có thể đáp ứng các yêu cầu của hầu hết các máy móc sản xuất công nghiệp và nông nghiệp kéo. Tuy nhiên, tốc độ của động cơ không đồng bộ và tốc độ đồng bộ từ trường quay của nó có tốc độ quay cố định, và do đó điều chỉnh tốc độ kém, không kinh tế bằng động cơ DC, linh hoạt. Ngoài ra, trong các ứng dụng công suất cao, tốc độ thấp, động cơ không đồng bộ không hợp lý bằng động cơ đồng bộ.
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu là động cơ đồng bộ tạo ra từ trường quay đồng bộ bằng cách kích thích các nam châm vĩnh cửu, hoạt động như một rôto để tạo ra từ trường quay và các cuộn dây stato ba pha phản ứng thông qua phần ứng dưới tác động của từ trường quay, tạo ra dòng điện đối xứng ba pha. Động cơ nam châm vĩnh cửu có kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, quán tính quay nhỏ và mật độ công suất cao, phù hợp với các loại xe điện có không gian hạn chế. Ngoài ra, nó có tỷ số mô-men xoắn trên quán tính lớn, khả năng quá tải mạnh và mô-men xoắn đầu ra lớn, đặc biệt là ở tốc độ quay thấp, phù hợp với quá trình tăng tốc khởi động của xe được vi tính hóa. Do đó, động cơ nam châm vĩnh cửu đã được các phiên bản xe điện trong và ngoài nước công nhận rộng rãi và đã được sử dụng trong một số loại xe điện. Ví dụ, hầu hết các loại xe điện ở Nhật Bản đều được dẫn động bằng động cơ nam châm vĩnh cửu, được sử dụng trong xe hybrid Toyota Prius.
Thời gian đăng: 31-01-2024