An động cơ điệnĐộng cơ điện là 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 khắp mọi nơi.
Ngày nay, ô tô đang nhanh chóng chuyển đổi từ chủ yếu là thiết bị cơ khí sang thiết bị vận hành bằng điện, và việc sử dụng động cơ điện trong ô tô ngày càng phổ biến. Nhiều người có thể không đoán được xe của họ có bao nhiêu động cơ, và phần giới thiệu sau đây sẽ giúp bạn khám phá ra các động cơ trong xe của mình.
Ứng dụng của động cơ trong ô tô
Để tìm vị trí mô tơ điều chỉnh ghế trong xe của bạn, ghế chỉnh điện là nơi lý tưởng nhất. Ở các dòng xe phổ thông, mô tơ thường điều chỉnh ghế tiến lùi và độ nghiêng tựa lưng. Ở các dòng xe cao cấp,động cơ điệnCó thể điều chỉnh độ cao, ví dụ như độ nghiêng 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 nâng hạ hàng ghế sau bằng điện.
Cần gạt nước kính chắn gió là ví dụ phổ biến nhất vềđộng cơ điệnỨng dụng trong ô tô hiện đại. Thông thường, mỗi chiếc 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 ở các dòng xe SUV và xe có cửa hậu kiểu "cửa chuồng", điều đó có nghĩa là cần gạt nước phía sau và mô tơ tương ứng đều có mặt trong hầu hết các xe. Một mô tơ khác bơm dung dịch rửa kính lên kính chắn gió, và ở một số xe còn bơm cả lên đèn pha, đèn pha có thể có cần gạt nước nhỏ riêng.
Hầu hết mọi chiếc xe đều có quạt gió giúp lưu thông không khí qua hệ thống sưởi và làm mát; nhiều xe có hai hoặc nhiều quạt trong khoang cabin. Các dòng xe cao cấp hơn còn có thêm quạt ở ghế ngồi để thông gió và phân bổ nhiệt.
Trước đây, cửa sổ thường được mở và đóng bằng tay, nhưng hiện nay cửa sổ điện rất phổ biến. Các động cơ được giấu kín trong mỗi cửa sổ, bao gồm cả cửa sổ trời và cửa sổ phía sau. Bộ truyền động được sử dụng cho các cửa sổ này có thể đơn giản như rơle, nhưng các yêu cầu về an toàn (như phát hiện vật cản hoặc vật kẹp) dẫn đến việc sử dụng các bộ truyền động thông minh hơn với khả năng giám sát chuyển động và giới hạn lực truyền động.
Việc chuyển từ khóa cửa bằng tay sang khóa cửa điện tử giúp khóa cửa xe trở nên tiện lợi hơn. Lợi ích của việc điều khiển bằng điện bao gồm các tính năng tiện dụng như điều khiển từ xa, cùng với sự an toàn và thông minh được nâng cao như tự động mở khóa sau va chạm. Không giống như cửa sổ điện, khóa cửa điện tử phải giữ lại tùy chọn điều khiển bằng tay, do đó điều này ảnh hưởng đến thiết kế động cơ và cấu trúc của khóa cửa điện tử.
Các chỉ báo trên bảng điều khiển hoặc cụm đồng hồ có thể đã được cải tiến thành đèn LED hoặc các loại màn hình khác, nhưng hiện nay mọi mặt số và đồng hồ đo đều sử dụng các động cơ điện nhỏ. Các động cơ khác thuộc loại phục vụ tiện ích bao gồm các tính năng thông dụng như gập và điều chỉnh vị trí gương chiếu hậu, cũng như các ứng dụng độc đáo hơn như mui xe mui trần, bàn đạp có thể thu vào và vách ngăn bằng kính giữa người lái và hành khách.
Bên trong khoang động cơ, động cơ điện đang trở nên phổ biến hơn ở nhiều vị trí khác. Trong nhiều trường hợp, động cơ điện đang thay thế các bộ phận cơ khí truyền động bằng dây đai. Ví dụ như quạt tản nhiệt, bơm nhiên liệu, bơm nước và máy nén khí. Có một số ưu điểm khi chuyển đổi các chức năng này từ truyền động bằng dây đai sang truyền động bằng điện. Thứ nhất, việc sử dụng động cơ điện trong các thiết bị điện tử hiện đại tiết kiệm năng lượng hơn so với sử dụng dây đai và ròng rọc, mang lại những lợi ích như cải thiện hiệu quả nhiên liệu, giảm trọng lượng và giảm lượng khí thải. Một ưu điểm 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 bơm và quạt không bị hạn chế bởi dây đai hình rắn phải được gắn vào mỗi ròng rọc.
Xu hướng công nghệ động cơ trong xe hơi
Động cơ điện là không thể thiếu ở những vị trí được đánh dấu trong sơ đồ trên, và sau đó, khi ô tô ngày càng trở nên điện tử hóa và công nghệ lái tự động và trí tuệ nhân tạo phát triển, động cơ điện sẽ được sử dụng ngày càng nhiều trong ô tô, và loại động cơ dùng cho hệ thống truyền động cũng đang thay đổi.
Trước đây, hầu hết các động cơ trong ô tô sử dụng hệ thống điện 12V tiêu chuẩn, nhưng hiện nay hệ thống điện áp kép 12V và 48V đang trở nên phổ biến hơn. Hệ thống điện áp kép cho phép giảm tải cho các thiết bị có dòng điện cao hơn bằng cách loại bỏ chúng khỏi nguồn điện 12V. Ưu điểm của việc sử dụng nguồn 48V là giảm dòng điện xuống gấp bốn lần với cùng công suất, và kèm theo đó là 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 trang bị hệ thống điện 48V cho các bộ phận này có thể tiết kiệm khoảng 10% nhiên liệu tiêu thụ.
Hiểu về các loại vận động
Các ứng dụng khác nhau đòi hỏi các loại động cơ khác nhau, và động cơ có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau.
1. Phân loại dựa trên nguồn điện hoạt động - Tùy thuộc vào nguồn điện hoạt động của động cơ, nó có thể được phân loại thành động cơ DC và động cơ AC. Trong đó, động cơ AC còn được chia thành động cơ một pha và động cơ ba pha.
2. Theo nguyên lý hoạt động - dựa trên cấu tạo 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 từ trễ. Động cơ không đồng bộ có thể được chia thành động cơ cảm ứng và động cơ điện xoay chiều có cổ góp.
3. Phân loại theo chế độ khởi động và vận hành - Động cơ theo chế độ khởi động và vận hành có thể được chia thành động cơ không đồng bộ một pha khởi động bằng tụ điện, động cơ không đồng bộ một pha vận hành bằng tụ điện, động cơ không đồng bộ một pha vận hành 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 được chia thành động cơ dẫn động và động cơ điều khiển theo mục đích sử dụng. Động cơ dẫn động được chia thành các loại động cơ điện dùng trong dụng cụ cầm tay (bao gồm máy khoan, máy đánh bóng, máy mài, máy xẻ rãnh, máy cắt, máy doa và các dụng cụ khác), thiết bị gia dụng (bao gồm máy giặt, quạt điện, tủ lạnh, máy điều hòa, máy ghi âm, máy quay phim, máy ghi hình, đầu DVD, máy hút bụi, máy ảnh, máy sấy tóc, máy cạo râu điện, v.v.) và các loại máy móc thiết bị nhỏ đa dụng khác (bao gồm nhiều loại máy công cụ nhỏ, máy móc nhỏ, thiết bị y tế, thiết bị điện tử, v.v.). Động cơ điều khiển được chia thành động cơ bước và động cơ servo.
5. Phân loại theo cấu trúc rôto - Động cơ theo cấu trúc rôto có thể được chia thành động cơ cảm ứng lồng sóc (tiêu chuẩn cũ gọi là động cơ không đồng bộ lồng sóc) và động cơ cảm ứng rôto quấn dây (tiêu chuẩn cũ gọi là động cơ không đồng bộ quấn dây).
6. Phân loại theo tốc độ hoạt động - Theo tốc độ hoạt động, động cơ có thể được 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 ứng dụng thân xe ô tô đều sử dụng động cơ DC chổi than, đây là giải pháp truyền thống. Loại động cơ này dễ vận hành và tương đối rẻ tiền nhờ 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, tiết kiệm nhiên liệu và 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 bơm hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí (HVAC) cabin. Trong các ứng dụng này, động cơ thường hoạt động trong thời gian dài hơn là hoạt động tức thời như cửa sổ điện hoặc ghế điện, nơi sự đơn giản và hiệu quả về chi phí của động cơ chổi than tiếp tục mang lại lợi thế.
Động cơ điện phù hợp cho xe điện
Sự chuyển đổi từ các phương tiện tiết kiệm nhiên liệu sang các phương tiện hoàn toàn chạy bằng điện sẽ dẫn đến việc sử dụng động cơ điện làm trung tâm của xe.
Hệ thống truyền động động cơ là trái tim của xe điện, bao gồm động cơ, bộ chuyển đổi điện năng, 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 loại động cơ chuyển đổi năng lượng điện một chiều thành năng lượng cơ học, được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị 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 dưới tải trọng lớn hoặc yêu cầu điều chỉnh tốc độ đồng đều, chẳng hạn như các nhà máy cán thép đảo chiều lớn, tời kéo, 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 điểm 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, nó có thể hoạt động trong phạm vi tốc độ rộng từ thấp, trung bình đến cao, cũng như có đặc tính hiệu suất cao, trong điều kiện tải nhẹ, 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, hay còn gọi là động cơ cảm ứng, là thiết bị trong đó rôto được đặt trong một từ trường quay, và dưới tác dụng của từ trường quay, một mômen xoắn được tạo ra, do đó rôto quay. Cấu trúc của 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 yêu cầu kéo 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 với từ trường quay của nó có tỷ lệ quay cố định, do đó khả năng điều chỉnh tốc độ kém, không kinh tế và linh hoạt như động cơ DC. 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 loại động cơ đồng bộ tạo ra từ trường quay đồng bộ bằng cách kích thích nam châm vĩnh cửu, hoạt động như rôto để tạo ra từ trường quay. Cuộn dây stato ba pha phản ứng thông qua phần ứng dưới tác dụng của từ trường quay, tạo ra dòng điện ba pha đối xứng. 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 xe điện có không gian hạn chế. Ngoài ra, nó có tỷ lệ mô-men xoắn trên quán tính lớn, khả năng chịu quá tải mạnh và mô-men xoắn đầu ra lớn, đặc biệt ở tốc độ quay thấp, phù hợp cho việc tăng tốc khởi động của xe điện. Do đó, động cơ nam châm vĩnh cửu đã được các cộng đồng xe điện trong và ngoài nước công nhận rộng rãi và được sử dụng trong nhiều loại xe điện. Ví dụ, hầu hết các xe điện ở Nhật Bản đều sử dụng động cơ nam châm vĩnh cửu, như được sử dụng trong xe hybrid Toyota Prius.
Thời gian đăng bài: 31 tháng 1 năm 2024