Động cơ điện là gì? Cấu tạo, Nguyên lý hoạt động & Ứng dụng của động cơ điện

Hòa nhập cùng các phong trào bảo vệ môi trường hiện nay, động cơ sử dụng năng lượng xanh thay thế cho các loại động cơ đốt trong đang trở thành xu hướng được lựa chọn phổ biến. Động cơ điện sử dụng nguồn năng lượng sạch ngày càng được dùng rộng rãi trong các thiết bị như xe máy, xe ô tô, xe nâng,… Vậy động cơ điện là gì? Cấu tạo, nguyên lý vận hành và ứng dụng loại động cơ này như thế nào? Những thông tin sau đây của Duy Phát sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ hơn nhé!

Động cơ điện là gì?

Động cơ điện là bộ phận rất quan trọng đối với nhiều thiết bị. Nhờ tính ứng dụng cao, khả năng tiết kiệm năng lượng, động cơ điện đang được rất nhiều người dùng ưa chuộng sử dụng.

Động cơ điện là động cơ sử dụng năng lượng chuyển hóa từ điện năng thành cơ năng. Hiện nay, các thiết bị sử dụng động cơ điện đang rất phổ biến như xe máy điện, xe ô tô điện, xe nâng điện,…Thậm chí, động cơ điện còn được dùng trong nhiều thiết bị cỡ lớn tại các quốc gia phát triển như tàu điện, hệ thống cẩu trục,…

Cấu tạo của động cơ điện

Thị trường hiện tại có khá nhiều loại động cơ điện, phù hợp với từng thiết bị, từng dòng máy. Vì vậy, cấu tạo của động cơ điện cũng sẽ có sự khác biệt. Nhìn chung, động cơ điện thông thường thường được cấu thành từ các bộ phận cơ bản sau đây:

Phần tĩnh (Stato): bao gồm 2 bộ phận chính là lõi thép và dây quấn.

• Lõi thép: là bộ phận dẫn từ của động cơ, dạng hình trụ rỗng và được dập thành hình vành khăn từ tấm thép dẫn điện có độ dày từ 0.35 mm đến 0.5 mm, có đặt dây quấn ở bên trong trước khi được lắp ráp lại
• Dây quấn: làm bằng dây nhôm hoặc dây đồng, được đặt trong rãnh của lõi thép. Ngoài ra còn có một phần bọc lõi thép được làm từ gang hoặc nhôm để cố định lõi thép. Hai đầu có thêm hai nắp chế tạo từ vật liệu cùng loại với phần vỏ máy, bên trong có ổ đỡ để đỡ trục quay của roto

Phần quay (Roto): bao gồm lõi thép, dây quấn và phần trục máy

• Lõi thép: có dạng hình trụ đặc, được chế tạo từ thép kỹ thuật điện dập và ép chặt, bên trên bề mặt có các rãnh dùng để đặt dây quấn hoặc các thanh dẫn. Lõi thép được liên kết chặt chẽ với trục quay và được đặt vào 2 ổ trục của stato
• Dây quấn: gồm roto lồng sóc và roto dây quấn. Roto lồng sóc được làm bằng cách đúc kim loại nhôm vào những rãnh của roto để tạo thành các thanh nhôm, nối ngắn mạch ở cả 2 đầu, được trang bị thêm cánh quạt làm mát bên trong roto khi quay. Roto dây quấn có cấu tạo tương tự như dây quấn stato

Các loại động cơ điện hiện nay

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại động cơ điện với kích thước lớn nhỏ khác nhau, được ứng dụng trong nhiều mặt của đời sống. Tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng mà các thiết bị được trang bị bộ động cơ điện phù hợp. Sau đây là một số loại động cơ điện được sử dụng phổ biến nhất hiện nay:

• Động cơ điện AC: loại động cơ điện xoay chiều này được ứng dụng trong nhiều thiết bị hiện nay như xe nâng, xe máy điện, xe ô tô điện,… Động cơ điện AC hoạt động bằng nam châm điện vĩnh cửu và nguyên lý cảm ứng từ trường. Nhờ vậy, loại động cơ điện này không cần phải bảo dưỡng định kỳ, nên rất tiện lợi khi sử dụng

• Động cơ điện DC: đây là loại động cơ điện 1 chiều, được sử dụng trong nhiều thiết bị máy móc công nghiệp, đồ gia dụng,…

• Động cơ điện 1 pha: sử dụng nguồn điện 1 pha. Loại động cơ điện này có công suất nhỏ, dễ sửa chữa, bảo dưỡng và thay thế. Do vậy, động cơ điện 1 pha thường được dùng trong những thiết bị dân dụng, máy móc,…

• Động cơ điện 3 pha: loại động cơ điện này hoạt động theo nguyên lý sử dụng dòng điện xoay chiều để tạo ra công suất chuyển đổi lớn, đáp ứng được nhu cầu vận hành nặng như máy móc công nghiệp, thiết bị máy móc cỡ lớn,…

Nguyên lý hoạt động của động cơ điện

Phần lớn các loại động cơ điện hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Một số ít loại động cơ hoạt động theo nguyên lý lực tĩnh điện hay hiệu ứng áp điện.

Khi dòng điện chạy qua dây quấn xung quanh lõi sắt non (stato), roto sẽ chịu tác động từ lực từ. Cạnh cực dương sẽ chịu tác động của lực có chiều hướng lên trên, cạnh bên cực âm chịu tác động của lực có chiều hướng xuống dưới. Cơ chế vận hành này hình thành dựa trên nguyên lý bàn tay trái của Fleming. 

Khi chịu tác dụng của lực từ, roto sẽ bắt đầu quay. Tuy nhiên, động cơ điện cần được trang bị thêm một bộ cổ góp điện để duy trì chuyển động quay của roto. Thiết bị này sẽ giúp chuyển mạch dòng điện sau thời gian tương ứng với ½ chu kỳ. Khi mặt cuộn dây nằm song song với đường sức từ của từ trường, roto sẽ không phải chịu tác dụng của lực từ nữa, mà sẽ quay theo quán tính.

Ứng dụng động cơ điện trong đời sống

Nhờ sở hữu nhiều ưu điểm nổi trội hơn các loại động cơ khác, nên động cơ điện được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống, từ thiết bị dân dụng đến thiết bị công nghiệp. Sau đây là một số ứng dụng nổi bật của động cơ điện:

• Dùng trong các loại máy móc công nghiệp: động cơ điện được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại máy móc công nghiệp, đặc biệt là máy móc trong các lĩnh vực thực phẩm, may mặc, kho vận,…
• Sử dụng trong lĩnh vực xây dựng: những thiết bị cầm tay cỡ nhỏ, cỡ vừa, thậm chí là máy móc cỡ lớn cũng đang dần được thay thế bởi những thiết bị sử dụng động cơ điện
• Trong lĩnh vực y tế: đây là lĩnh vực sử dụng nhiều thiết bị điện nhất, với khoảng hơn 90% thiết bị y tế sử dụng động cơ điện
• Sử dụng trong thiết bị dân dụng: động cơ điện với khả năng hoạt động mạnh mẽ còn được trang bị trong những thiết bị dân dụng như quạt điện, ti vi, tủ lạnh,…
• Dùng trong các phương tiện di chuyển: để giảm thiểu tác động xấu gây ô nhiễm môi trường, các phương tiện vận chuyển chạy bằng điện đã được chọn lựa sử dụng rộng rãi và thay thế dần cho những phương tiện chạy bằng động cơ đốt trong, có thể kể đến như xe máy điện, xe ô tô điện, tàu điện,…
• Sử dụng trong lĩnh vực nâng hạ: xe nâng động cơ đốt trong sản sinh lượng lớn khí CO2 độc hại và gây ô nhiễm tiếng ồn trong thời gian dài sử dụng, để giảm thiểu tình trạng này, xe nâng điện đã được lựa chọn thay thế. Xe nâng điện sở hữu nhiều ưu điểm nổi trội cả về tính ứng dụng, chi phí vận hành thấp, hoạt động ổn định,… Ngày nay, bạn có thể dễ dàng nhận thấy sự hiện diện của xe nâng điện trong nhiều không gian kho xưởng, nhà máy,…

Động cơ điện có tốt không? 

Tương tự với nhiều loại động cơ khác, động cơ điện cũng có giới hạn về tuổi thọ. Trung bình, trong cùng điều kiện làm việc, tuổi thọ của động cơ điện có thể kéo dài hơn những loại động cơ khác khoảng 20%.

Bên cạnh đó, nhờ sở hữu cấu tạo tinh giản, sử dụng năng lượng chuyển hóa từ điện năng, nên động cơ điện có chi phí vận hành khá thấp (tiết kiệm đến 90% chi phí vận hành so với động cơ đốt trong), ít xảy ra hư hỏng, thời gian bảo dưỡng định kỳ kéo dài. Vì vậy, động cơ điện trở thành lựa chọn tuyệt vời thay thế dần cho những loại động cơ truyền thống khác.

Nên sử dụng động cơ đốt trong hay động cơ điện

Tiêu chí	Động cơ đốt trong	Động cơ điện
Sức mạnh	Hoạt động mạnh mẽ, có thể đáp ứng tốt nhu cầu sử dụng trong đời sống hoặc úng dụng trong các ngành công nghiệp nặng	Sức mạnh trung bình, phù hợp sử dụng trong các thiết bị dân dụng, thiết bị công nghiệp vừa và nhỏ
Hiệu suất vận hành	Hiệu suất vận hành không quá cao do quá trình thất thoát năng lượng, gây lãng phí nhiên liệu vận hành	Hiệu suất vận hành cao nhờ hoạt động theo nguyên lý cảm ứng điện từ, ít gây hao phí năng lượng
Trọng lượng	Trọng lượng cao, kích thước lớn	Trọng lượng thấp, thiết kế nhỏ gọn
Bảo trì, bảo dưỡng	Chứa nhiều chi tiết, cần phải bảo trì, bảo dưỡng thường xuyên	Cầu tạo tinh giản, nên không cần phải bảo trì, bảo dưỡng thường xuyên
Chi phí đầu tư ban đầu	Chi phí đầu tư ban đầu thấp	Chi phí đầu tư ban đầu cao
Chi phí vận hành	Chi phí vận hành cao, tốn nhiều chi phí mua nhiên liệu	Chi phí vận hành thấp, ít tiêu tốn chi phí mua nhiên liệu
Vấn đề với chất lượng môi trường	Tạo ra lượng lớn khí thải CO2 ra môi trường, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe của con người trong thời gian dài.Ngoài ra, thiết bị sử dụng động cơ đốt trong còn tạo ra nhiều tiếng ồn động cơ khó chịu.	Thân thiện với môi trường, không tạo ra khí thải nhờ điện năng được chuyển hóa hoàn toàn khi động cơ hoạt động.Động cơ điện hoạt động êm ái, không tạo tiếng ồn động cơ.

Nhìn chung, động cơ điện và động cơ đốt trong đều sở hữu những ưu điểm và hạn chế riêng biệt. Mỗi loại động cơ sẽ đáp ứng tốt những yêu cầu sử dụng khác nhau. Do vậy, tùy thuộc vào nhu cầu, không gian sử dụng, cũng như điều kiện kinh tế mà khách hàng nên lựa chọn sử dụng loại động cơ thích hợp nhé!

Trên đây là những thông tin chi tiết về động cơ điện. Có thể nói, kỷ nguyên sử dụng thiết bị điện và nguồn năng lượng xanh đang đến rất gần và trở thành xu hướng lựa chọn trong tương lai. Chính vì vậy, việc trang bị những kiến thức liên quan đến loại động cơ này là vô cùng cần thiết. Nếu vẫn còn bất kỳ thắc mắc nào về loại động cơ này và những thiết bị liên quan, đừng ngần ngại liên hệ đến hotline của Duy Phát để được hỗ trợ tư vấn nhanh chóng và miễn phí nhé!