Động cơ chổi góp (DC motor - đông cơ điện một chiều)

[CKD]

Động cơ chổi góp (DC motor - đông cơ điện một chiều)
Động cơ chổi góp là một thiết bị đơn giản biến điện năng (năng lượng điện) thành cơ năng (năng lượng cơ học) ra đời từ rất sớm.
Xét về tên gọi thì DC motor là tên gọi thông dụng cho Brushed motor (motor chổi góp). DC motor còn được gọi cho một loại motor khác là Brushless DC motor (đông cơ một chiều không chổi góp) viết tắt là BLDC motor. Bruhless DC motor thường được gọi là BLDC hơn là DC motor.

Ở bài viết này tập trung vào động cơ chổi góp (Brushed motor) và để đơn giản gọi là DC motor và còn được gọi với nhiều tên gọi khác

Nguyên lý hoạt động động cơ chổi than dạng đơn giản



Cấu tạo.
DC motor có vài thành phần chính.
- Stator: thường là nam châm vĩnh cữu hoặc nam châm điện.
- Rotor: là phần lõi có quấn cuộn dây (tạo nam châm điện) có tối thiểu 02 cực. Rotor có nhiều cực thường cho moment tốt hơn, nhưng tốc độ lại chậm hơn. Thông dụng nhất và có lẽ nhiều nhất là rotor có 3 cực.
- Cổ góp (commutator): nhiệm vụ tiếp xúc và chia điện cho các cuộn dây trên rotor. Số lượng các điểm tiếp xúc tương ứng với số cuộn trên rotor.
- Chổi góp (brushed): nhiệm vụ tiếp xúc và tiếp điện cho cổ góp. Chổi góp tùy theo yêu cầu mà có thể được chế tạo dưới nhiều chất liệu khác nhau. Thông dụng và rẻ tiền thường được ép từ bộ than nên còn có tên gọi là "motor chổi than"



Nguyên lý hoạt động.
Mô hình đơn giản nguyên lý hoạt động.


DC motor vận hành theo quy tắc bàn tay trái


Cụ thể hoá có thể xem clip & link bên dưới để rỏ hơn


http://www.electrical4u.com/working-...e-of-dc-motor/

Vài clip nói về nguyên lý & cấu tạo DC motor






Hình ảnh bên dưới thể hiện rỏ hơn quá trình làm việc của motor chổi góp 2 cực.





Motor chổi góp là một loại motor rất thông dụng từ khi mới ra đời cho đến tận ngày nay. Dù ngày nay BLDC hoặc BLAC hoặc AC motor đã thay thế dần. Nhưng motor chổi góp vẫn xuất hiện trong rất nhiều thiết bị vì:
- Có thiết kế khá đơn giản.
- Điều khiển đơn giản.

Xem thêm...
https://en.wikipedia.org/wiki/Brushed_DC_electric_motor
http://www.electrical4u.com/electric...tory-of-motor/
http://electrical-engineering-portal...eers-beginners
http://hades.mech.northwestern.edu/i...C_Motor_Theory

* Lưu ý:
- Nội dung bài viết thể hiện quan điểm của người viết về DC motor. Nội dung góp nhặt từ nhiều nguồn trên internet cùng với kiến thức & kinh nghiệm của người viết. Do đó có thể đúng hoặc không đúng theo từng trường hợp và quan điểm cụ thể.
- Là bài viết chia sẻ & trao đổi kiến thức. Do đó mọi phản hồi, góp ý, trao đổi với quan điểm khác nhau đều được lắng nghe và xem trọng. Tuy nhiên để thuận tiện cho người xem đề nghị mọi quan điểm khác đều có dẫn chứng cụ thể để có thể dễ dàng tranh luận. Giúp mổ xẻ vấn đề một cách sâu & rộng hơn.
- Nhằm mục đích cô động, các quan điểm trái chiều nhưng không dẫn chứng, viện dẫn hoặc không lý do đề nghị được xem là spam và xóa để tránh các thông tin nhiễu, gây khó khăn hơn cho người đọc.

[CKD]

Trong sử dụng. Motor thông thường chỉ hoạt động thường xuyên ở một chiều quay nhất định. Do đó động cơ chổi góp thông thường được thiết kế khác với mô hình lý thuyết ở trên đôi chút. Nhằm tối ưu hóa quá trình hoạt động ở chiều quay thiết kế.



Một vài loại motor chổi góp có thể thay đổi góc chổi góp (commutator timing)




Chỉnh góc tối ưu cho chiều thuận/nghịc


Xem thêm...
http://www.rclab.info/2013/05/the-ba...r-brushed.html
https://evmc2.wordpress.com/2011/12/...-motor-timing/
http://slotblog.net/topic/51489-blue...ot-car-motors/
http://www.holmeshobbies.com/blog/?page_id=373
http://www.rccrawler.com/forum/holme...hed-motor.html
http://letsmakerobots.com/node/5700
http://www.energeticforum.com/renewa...hines-201.html

[duonghoang]

--- Em thấy bữa nay có loại nam châm trắng hút mạnh hơn nhiều mấy loại màu đen, không biết ngày nay người ta có chế tạo motor DC dùng loại nam châm này ko các bác nhỉ, em nghĩ nó sẽ mạnh hơn loại dùng nam châm đen.

[Gamo]

Linear Servo chẳng hạn?

Ặc... nhầm, đang nói về DC motor... brushed DC motor giờ chắc ít dùng trong CNC? Ngoài đồ chơi cho trẻ em thì trong những trường hợp nào hay dùng brushed DC Motor nhỉ?

[nhatson]

--- Em thấy bữa nay có loại nam châm trắng hút mạnh hơn nhiều mấy loại màu đen, không biết ngày nay người ta có chế tạo motor DC dùng loại nam châm này ko các bác nhỉ, em nghĩ nó sẽ mạnh hơn loại dùng nam châm đen.

em nghĩ là khó, vì sẽ tới hạn của chổi than, cổ góp và khả năng giải nhiệt của rotor

[Tuanlm]

--- Em thấy bữa nay có loại nam châm trắng hút mạnh hơn nhiều mấy loại màu đen, không biết ngày nay người ta có chế tạo motor DC dùng loại nam châm này ko các bác nhỉ, em nghĩ nó sẽ mạnh hơn loại dùng nam châm đen.

Động cơ DC brushed cao tốc, lõi không khí.

[duonghoang]

Động cơ DC brushed cao tốc, lõi không khí.

--- Động cơ DC Brushed lõi phải có cuộn dây chứ bác? Em ko hiểu rõ ý bác?

[CKD]

Hiệu xuất cao hơn thì tạm gọi là DC motor lõi không khí (tạm gọi vậy) như bác Tuanlm nói.
Tức toror không có phe sắt mà chỉ có cuộn dây. Ưu điểm về nhiệt thì mình chưa tim hiểu nhưng ưu điểm về vận hành thì hơn hẵn.
- Motor nhẹ hơn. Có thể làm motor với kích thước bé hơn (như motor run trong điện thoại).
- Có gia tốc lớn hơn.
- V.v.. chưa biết hết

Còn về nam châm thì về lý có thể làm tăng sức mạnh động cơ. Nhưng giới hạn là giá -> hiệu xuất sử dụng.
Về ứng dụng thì hiện nay BLDC có thể thay thế DC motor nhưng ở một nhóm nhỏ thôi. Với ưu điểm là điều khiển đơn giản nên DC motor vẫn được sử dụng rất nhiều.

[CKD]

http://www.technischesmuseum.at/obje...16-geschnitten

[nhatson]

video clip cho nó sinh động
Slotless BLDC Motors

[Tuanlm]

Khi có yêu cầu về tốc độ thì mới cần loại brushed có lõi không khí vì.

- Quán tính rotor nhỏ
- Tần số chuyển mạch lớn ( lõi thép không hiệu quả vì đặc tính bão hòa)

Loại động cơ brushed này có tuổi thọ thấp do có tốc độ cao gây phá hủy cổ góp và chổi (Brush) ngoài ra vì torque thấp nên chỉ tận dụng được ưu thế về tốc độ, gia tốc và khối lượng.

[terminaterx300]

--- Em thấy bữa nay có loại nam châm trắng hút mạnh hơn nhiều mấy loại màu đen, không biết ngày nay người ta có chế tạo motor DC dùng loại nam châm này ko các bác nhỉ, em nghĩ nó sẽ mạnh hơn loại dùng nam châm đen.

hình như dc servo của sanyo đời cao có đó, con 110w nhỏ bằng con 80w đời nam châm đen, cái này bác Phúc trước có nhiêu

[Ga con]

@Nam terminatex: nói nhỏ thôi, lộ hết . Giờ tính ngon dở xấu đẹp trong nhà còn hơn 100 con từ vài W đến 1, 2KW, mà bận quá, chắc phải tranh thủ tìm cách tiễn đi bớt cho rộng.

Nam châm trắng hay đen không quan trọng lắm. Loại cũ dùng nam châm ferit nên lực từ yếu, motor kích thước lớn công suất nhỏ. Loại đời mới dùng nam châm rare earth/alnico trắng có đen có lực từ rất mạnh nên kích thước motor nhỏ mà công suất lớn. Mà lực từ lớn cũng chưa chắc tốt, hồi trước e đi dán nam châm cho mấy con motor Fanuc đít vàng hoài (làm việc quá sức, nóng + lực từ mạnh nên keo dán nam châm nó chịu không nổi).

@cụ Tuấn LM: chính xác, nhưng mình cũng gặp nó thường xuyên mà không nhận ra thôi. Cái motor dạng đĩa trong máy photocopy là loại coreless này. Yaskawa Minertia QM cũng có con coreless, đặc tính/kích thước/trọng lượng hệt như mấy con còn lại, thậm chí nếu không tháo ra thì không biết luôn.

Thanks.

[lekimhung]

Linear Servo chẳng hạn?

Ặc... nhầm, đang nói về DC motor... brushed DC motor giờ chắc ít dùng trong CNC? Ngoài đồ chơi cho trẻ em thì trong những trường hợp nào hay dùng brushed DC Motor nhỉ?

Ngoài đồ chơi cho trẻ em, thì là đồ chới người lớn thôi chứ còn ai đâu.

[Gamo]

Ngoài đồ chơi cho trẻ em, thì là đồ chới người lớn thôi chứ còn ai đâu.

Cái gì cần rung rung hả bác?

[Tuanlm]

...

@cụ Tuấn LM: chính xác, nhưng mình cũng gặp nó thường xuyên mà không nhận ra thôi. Cái motor dạng đĩa trong máy photocopy là loại coreless này. Yaskawa Minertia QM cũng có con coreless, đặc tính/kích thước/trọng lượng hệt như mấy con còn lại, thậm chí nếu không tháo ra thì không biết luôn.

Thanks.

Hình như có chút nhầm lẫn, mấy cái như Gacon nói theo mình thấy là brushless (phân biệt với brushed).

[Ga con]

Không anh, em gọi coreless là con này, đường kính con nhỏ cũng trên dưới 100mm, lớn thì 140-200mm, dày chừngng 3-5cmm, có encoder luôn (trên net họ gọi là motor cấp mực máy photo).


Không phải con này đâu, con này là brushless, hay gọi là motor chuông


Thanks.

[racing boy]

Ngoài lề tí e đag định chế cái ôtô điện bằng động cơ dc, chả là e định lấy mấy con đề của con catterbilar 773 của công ty em cả đống ý, mỗi con 30kg mà mấy chục kw ,nhưg nó là động cơ dc kích từ bằng dây quấn vậy dòng dc bằng nam châm vĩnh cửu và dòng dây quấn con nào ngon hơn ạ, con nào ưu điểm hơn ạ

[CKD]

Theo mình thì motor kích từ khỏe hơn, bền hơn, tốn năng lượng hơn.
Đặt biệt chạy được với AC.

[Gamo]

Ngoài lề tí e đag định chế cái ôtô điện bằng động cơ dc, chả là e định lấy mấy con đề của con catterbilar 773 của công ty em cả đống ý, mỗi con 30kg mà mấy chục kw ,nhưg nó là động cơ dc kích từ bằng dây quấn vậy dòng dc bằng nam châm vĩnh cửu và dòng dây quấn con nào ngon hơn ạ, con nào ưu điểm hơn ạ

Con motor chạy nam châm trắng nào mà to 30kg là giá trị lắm đấy