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 có thể sống mà không cần đến thiết bị này ở khắp mọi nơi.
Ngày nay, ô tô đang nhanh chóng chuyển đổi từ các thiết bị chủ yếu là cơ khí sang các thiết bị chạy bằng điện, và việc sử dụng động cơ trên ô tô ngày càng phổ biến. Nhiều người có thể không đoán được có bao nhiêu động cơ được lắp trên xe của mình, và phần giới thiệu sau đây sẽ giúp bạn khám phá các loại động cơ trên xe của mình.
Ứng dụng của động cơ trong ô tô
Để tìm vị trí động cơ trên xe của bạn, ghế chỉnh điện là vị trí lý tưởng để tìm. Ở xe hạng phổ thông, động cơ thường có chức năng điều chỉnh tiến lùi và độ nghiêng tựa lưng. Ở xe hạng cao cấp,động cơ điệncó thể điều khiển độ cao, ví dụ như độ ngả của đệm ghế, 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 khác của ghế 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 ô tô hiện đại. Thông thường, mỗi xe đều có ít nhất một mô-tơ gạt nước cho cần gạt nước phía trước. Cần gạt nước kính sau ngày càng phổ biến trên các xe SUV và xe có cửa sau dạng cửa chuồng, nghĩa là hầu hết các xe đều có cần gạt nước phía sau và mô-tơ tương ứng. Một mô-tơ khác bơm nước rửa kính lên kính chắn gió, và ở một số xe, bơm nước lên đèn pha, có thể có cần gạt nước riêng.
Hầu như mọi xe đều có quạt gió luân chuyển không khí qua hệ thống sưởi và làm mát; nhiều xe có hai hoặc nhiều quạt gió trong cabin. Các xe cao cấp hơn còn có quạt gió ở ghế ngồi để thông gió và phân phối nhiệt.
Trước đây, cửa sổ thường được đóng mở thủ công, nhưng hiện nay cửa sổ điện đã trở nên phổ biến. Động cơ ẩn được đặt trong mỗi cửa sổ, bao gồm cả cửa sổ trời và cửa sổ sau. Bộ truyền động được sử dụng cho các cửa sổ này có thể đơn giản như rơ le, nhưng các yêu cầu an toàn (chẳng hạn như phát hiện chướng ngại vật hoặc kẹp chặt vật thể) dẫn đến việc sử dụng bộ truyền động thông minh hơn với chức năng giám sát chuyển động và giới hạn lực truyền động.
Chuyển từ khóa cơ sang khóa điện, khóa xe hơi đang ngày càng tiện lợi hơn. Lợi ích của điều khiển cơ giới bao gồm các tính năng tiện lợi như điều khiển từ xa, cùng với khả năng an toàn và thông minh được cải thiện như tự động mở khóa sau va chạm. Không giống như cửa sổ chỉnh điện, khóa cửa điện vẫn phải duy trì tùy chọn vận hành thủ công, do đó điều này ảnh hưởng đến thiết kế của động cơ và cấu trúc của khóa cửa điện.
Các đèn báo trên bảng táp-lô hoặc cụm đồng hồ có thể đã phát triển thành điốt phát quang (LED) hoặc các loại màn hình khác, nhưng giờ đây, mọi mặt đồng hồ và đồng hồ đo đều sử dụng động cơ điện nhỏ. Các động cơ khác trong danh mục cung cấp sự tiện lợi bao gồm các tính năng phổ biến như gập gương chiếu hậu và điều chỉnh vị trí, cũng như các ứng dụng phức tạp hơn như mui trần, bàn đạp ga tự động 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 truyền 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 chuyển đổi các chức năng này từ truyền động dây đai sang truyền động điện. Một là việc sử dụng động cơ truyền động trong các 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 của máy bơm và quạt không phải bị giới hạn 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 ở những nơi được đánh dấu trong sơ đồ trên và sau đó, khi ô tô ngày càng điện tử hóa và tiến bộ trong công nghệ lái xe tự động và trí thông minh, động cơ điện sẽ được sử dụng ngày càng nhiều trên ô tô và loại động cơ truyền động cũng thay đổi.
Trong khi trước đây hầu hết động cơ ô tô sử dụng hệ thống điện 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 khỏi ắc quy 12V. Ưu điểm của việc sử dụng nguồn 48V là giảm dòng điện gấp bốn lần cho cùng một công suất, đồng thời giảm trọng lượng của dây cáp và cuộn dây động cơ. Các ứng dụng có tải dòng điện cao có thể được nâng cấp lên nguồn 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 bộ phận này có thể tiết kiệm khoảng 10% 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 không đồng bộ và động cơ chuyển mạch xoay chiều.
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 được chia thành động cơ truyền động và động cơ điều khiển theo mục đích sử dụng. Động cơ truyền động được chia thành động cơ điện cho dụng cụ điện (bao gồm khoan, đánh bóng, mài, cắt, doa và các dụng cụ khác) và thiết bị gia dụng (bao gồm máy giặt, quạt điện, tủ lạnh, máy điều hòa, máy ghi âm, đầu máy VCR, đầu máy video, đầu đĩa DVD, máy hút bụi, máy ảnh, máy sấy tóc, máy cạo râu điện, 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 thân xe ô tô đều sử dụng động cơ DC chổi than, một giải pháp truyền thống. Những động cơ này dễ vận hành và tương đối rẻ tiền nhờ chức năng chuyển mạch của chổi than. 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, tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải. Các nhà sản xuất đang lựa chọn sử dụng động cơ BLDC trong cần gạt nước, quạt gió 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 hoạt động trong thời gian dài thay vì hoạt động tạm thời như cửa sổ chỉnh điện hoặc ghế chỉnh điện, trong khi tính đơn giản và hiệu quả về chi phí của động cơ chổi than vẫn tiếp tục là ưu điểm.
Động cơ điện phù hợp cho 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, các cảm biến phát hiện khác nhau 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 một chiều thành năng lượng cơ học, được sử dụng rộng rãi trong máy kéo điện nhờ khả năng 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 khi tải nặng hoặc yêu cầu điều chỉnh tốc độ đồng đều, chẳng hạn như máy cán thép đảo chiều cỡ lớn, tời, đầu máy xe lửa 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 hoạt động ở dải tốc độ rộng từ thấp đến trung bình và từ cao, đồng thời có đặc tính hiệu suất cao, hiệu suất cao trong điều kiện tải nhẹ. Nhược điểm là bản thân động cơ phức tạp hơn động cơ AC và bộ điều khiển cũng 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. Dưới tác động của từ trường quay, mô-men xoắn quay được tạo ra, khiến rôto quay. Cấu trúc động cơ không đồng bộ đơn giản, dễ chế tạo và bảo trì, có đặc tính tải tốc độ gần như không đổi, có thể đáp ứng yêu cầu của hầu hết các máy móc sản xuất công nghiệp và nông nghiệp. 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, do đó khả năng điều chỉnh tốc độ kém, không kinh tế bằng động cơ DC và 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 cho việc tăng tốc khởi động của xe được vi tính hóa. Do đó, động cơ nam châm vĩnh cửu đã được các phiên họp về 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