Quảng cáo
4 câu trả lời 304
Nam châm vĩnh cửu là một vật thể được làm từ vật liệu được từ hóa.
Nam châm vĩnh cửu nào cũng có 2 cực. Khi để tự do, cực luôn chỉ hướng Bắc gọi là cực Bắc, cực luôn chỉ hướng Nam gọi là cực Nam.
Người ta sơn các màu khác nhau để phân biệt các từ cực của nam châm, cực Bắc có ghi chữ N, cực nam có ghi chữ S.
Nguyên tắc
a) cấu tạo
phần ứng của động cơ cũng phải tĩnh. Như vậy, về mặt kết cấu, chúng ta có thể thấy rằng động cơ BLDC và động cơ 1 chiều truyền thống có sự hoán đổi vị trí giữa 2 phần cảm và phần ứng: phần cảm chuyển lên trên rotor và phần ứng ở trên stator.
Động cơ đồng bộ 1 nam châm vĩnh cửu chính là sự kết hợp của động cơ xoay chiều đồng bộ được kích từ vĩnh cửu sử dụng bộ chuyển đổi chiều điện tử nhằm chuyển mạch theo vị trí rotor. Việc xác định vị trí rotor được thực hiện thông qua các cảm biến vị trí. Hầu hết các cảm biến vị trí rotor (còn gọi là cực từ) sử dụng cảm biến Hall, cũng có 1 số động cơ sử dụng các cảm biến quang học.
Mặc dù hầu hết các động cơ được xem chính thống và có năng suất cao đều là động cơ đồng bộ 3 pha, tuy nhiên động cơ BLDC 2 pha cũng được sử dụng khá phổ biến vì cấu tạo và mạch truyền động của nó rất đơn giản.
Việc xác định vị trí rotor được thực hiện thông qua các cảm biến vị trí
b) Nguyên lý động cơ nam châm vĩnh cửu
Động cơ BLDC hoạt động hầu hết dựa trên quá trình chuyển mạch của dòng điện. Động cơ BLDC có 3 cảm biến Hall được đặt trên stator. Trong khi các cực của nam châm ở trên rotor chuyển động đến vị trí của cảm biến Hall thì đầu ra của cảm biến này sẽ có mức logic cao hoặc thấp, điều này còn tùy thuộc vào đó là cực N hay S.
Dựa vào tổ hợp các tín hiệu logic của 3 loại cảm biến để xác định trình tự và thời điểm diễn ra chuyển mạch dòng điện giữa các cuộn dây pha trên bộ phận stator. Trong quá trình hoạt động, tại thời điểm này chỉ có 2 cuộn dây pha được cung cấp điện, còn cuộn dây thứ 3 sẽ không được cấp điện. Cũng chính vì vậy, việc chuyển mạch của dòng điện từ cuộn dây này sang cuộn dây khác sẽ tạo ra các từ trường quay, đồng thời làm cho roto phải quay theo.
Như vậy, thứ tự chuyển mạch của dòng điện giữa các cuộn dây pha sẽ phải căn cứ vào chiều quay của phần rotor. Thời điểm chuyển mạch cho dòng điện từ pha này sang pha khác sẽ được xác định sao cho mô men của nó đạt giá trị lớn nhất và đập mạch mô men do trong quá trình chuyển mạch thì dòng điện là nhỏ nhất.
Để đạt được yêu cầu trên, chúng ta sẽ phải cấp điện cho cuộn dây vào đúng thời điểm sao cho dòng điện chuyển động trùng pha với sức điện động cảm ứng. Và lúc này dòng 18 điện cũng được điều chỉnh lại để đạt được biên độ không đổi trong 1 góc khoảng cách có độ rộng là 120 độ điện. Nếu không trùng pha với sức điện động thì lúc này dòng điện cũng sẽ có giá trị lớn, đồng thời cũng gây thêm tổn hao trên bộ phận stato làm giảm đi hiệu suất của động cơ.
Do có mối liên hệ đặc biệt giữa sức điện động cảm ứng pha và vị trí của rotor nên việc xác định chính xác thời điểm cấp điện cho các cuộn dây pha trên phần stato còn có thể thực hiện được bằng phương pháp xác định vị trí của các rotor nhờ vào các con cảm biến vị trí.
Thời điểm chuyển mạch của dòng điện chính là thời điểm mà 1 trong 3 tín hiệu cảm biến Hall đã được thay đổi mức độ logic. Trong một chu kỳ điện có 6 sự chuyển mức logic của 3 con cảm biến Hall. Do đó, trình tự chuyển mạch này còn được gọi là trình tự chuyển mạch 6 bước của động cơ BLDC.
Nam châm vĩnh cửu là một vật thể được làm từ vật liệu được từ hóa.
Nam châm vĩnh cửu nào cũng có 2 cực. Khi để tự do, cực luôn chỉ hướng Bắc gọi là cực Bắc, cực luôn chỉ hướng Nam gọi là cực Nam.
Người ta sơn các màu khác nhau để phân biệt các từ cực của nam châm, cực Bắc có ghi chữ N, cực nam có ghi chữ S.
Nguyên tắc
Nam châm thu hút hoặc đẩy lùi các kim loại khác. Điều này là bởi vì mỗi nam châm có hai cực: một cực bắc và một cực nam. Cực bắc và phía nam hút lẫn nhau nhưng hai cực bắc hoặc hai cực nam khi để gần lại đẩy nhau ra xa nhau. Hành tinh của chúng cũng là một nam châm lớn với Bắc và Nam Cực.
1. Cấu tạo của nam châm vĩnh cửu
Cấu tạo của nam châm vĩnh cửu phụ thuộc chủ yếu vào loại vật liệu được sử dụng:
Vật liệu chính: Nam châm được làm từ các vật liệu từ cứng (hard magnetic materials), là những hợp chất có khả năng duy trì từ tính rất mạnh sau khi bị từ hóa.
Các loại vật liệu phổ biến:Thép Carbon: Loại truyền thống, có từ tính yếu hơn.
Alnico: Hợp kim của Nhôm (Al), Niken (Ni), Coban (Co), Sắt (Fe).
Ferrite (gốm từ): Được làm từ oxit sắt và bari/stronti cacbonat. Đây là loại phổ biến nhất vì giá thành rẻ.
Nam châm đất hiếm (Neodymium - NdFeB và Samarium-Cobalt - SmCo): Đây là loại nam châm mạnh nhất hiện nay, được làm từ các nguyên tố đất hiếm.
Cấu trúc vật lý: Nam châm vĩnh cửu có thể có nhiều hình dạng khác nhau tùy mục đích sử dụng (thanh thẳng, hình móng ngựa, hình trụ, hình đĩa, hình nhẫn), nhưng dù ở hình dạng nào thì chúng luôn có hai cực từ là cực Bắc (N) và cực Nam (S).
2. Nguyên tắc hoạt động của nam châm vĩnh cửu
Nguyên tắc hoạt động của nam châm vĩnh cửu dựa trên cơ chế vật lý ở cấp độ nguyên tử và cấu trúc tinh thể của vật liệu:
Sự sắp xếp các đômen từ (magnetic domains):Bên trong các vật liệu từ cứng, vật chất được chia thành các vùng nhỏ gọi là đômen từ. Mỗi đômen hoạt động như một nam châm nhỏ có hướng từ tính riêng.
Ở trạng thái không nhiễm từ, các đômen này sắp xếp hỗn loạn, triệt tiêu từ tính lẫn nhau, nên vật liệu không biểu hiện từ trường ra bên ngoài.
Quá trình từ hóa (Magnetization):Khi đặt vật liệu từ cứng vào trong một từ trường mạnh bên ngoài (ví dụ: trong một cuộn dây điện có dòng điện chạy qua), các đômen từ sẽ bị ép phải xoay và sắp xếp thẳng hàng theo hướng của từ trường ngoài.
Sự sắp xếp đồng nhất này tạo ra từ tính tổng thể rất mạnh cho vật liệu.
Duy trì từ tính (Tính vĩnh cửu):Điểm mấu chốt của nam châm vĩnh cửu là khả năng duy trì sự sắp xếp thẳng hàng của các đômen từ ngay cả khi từ trường bên ngoài đã được loại bỏ.
Điều này là do vật liệu từ cứng có tính từ dư cao (high remanence) và lực kháng từ lớn (high coercivity), nghĩa là cần một năng lượng đáng kể để phá vỡ sự sắp xếp trật tự đó.
Tóm lại:
Nam châm vĩnh cửu hoạt động dựa trên khả năng các thành phần cấu tạo nhỏ nhất bên trong (đômen từ) được sắp xếp trật tự theo một hướng xác định và giữ nguyên trạng thái đó trong thời gian dài, tạo ra một từ trường ổn định xung quanh nó.
Quảng cáo
Bạn cần hỏi gì?
Câu hỏi hot cùng chủ đề
-
Đã trả lời bởi chuyên gia
94816 -
Hỏi từ APP VIETJACK
Đã trả lời bởi chuyên gia
78135 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
51679 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
34973 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
31992

