Vietnamese 
English 
French 
German 
Spanish 
Portuguese 
Dutch 
Italian 
Russian 
Chinese 
Japanese 
Korean 
Indonesian 
Thai 
Arabic 
Turkish 
Hebrew 
Hindi 
Động cơ DC có thể chuyển đổi dòng điện một chiều thành năng lượng cơ học quay một cách ổn định, chủ yếu bằng cách giải quyết vấn đề "từ trường đơn hướng" do dòng điện một chiều tạo ra thông qua thiết kế cấu trúc đặc biệt. Động cơ này dựa vào một "cổ góp" để duy trì hướng nhất quán của lực rotor, và hoạt động của nó bao gồm ba thành phần cốt lõi - stato, rotor và cổ góp - cũng như hai quá trình chính: tác động của lực điện từ có hướng và chuyển mạch cơ học. Nguyên lý cụ thể có thể được chia thành ba phần sau:
1. Các thành phần cốt lõi: Xây dựng “Khung cấu trúc” cho Lực định hướng
Thiết kế cấu trúc của động cơ DC tập trung vào nhu cầu "quay liên tục", trong đó mỗi thành phần trong ba thành phần đều phục vụ một mục đích riêng biệt:
- Stato: Là bộ phận cố định của động cơ, nó chủ yếu bao gồm các cực từ chính, khung và chổi than. Các cực từ chính thường được quấn bằng các cuộn dây kích từ; khi dòng điện một chiều chạy qua chúng, một từ trường không đổi (với các cực N và S xen kẽ) được tạo ra, tạo môi trường cho rotor chịu tác dụng của lực. Các chổi than được cố định trên khung—một đầu được kết nối với nguồn điện một chiều bên ngoài, và đầu còn lại tiếp xúc với bộ chuyển mạch của rotor, chịu trách nhiệm truyền dòng điện đến rotor.
- Rotor (Phần ứng): Nằm trong từ trường của stato, nó có thể quay quanh trục động cơ và được cấu tạo bởi lõi phần ứng và các cuộn dây phần ứng. Lõi phần ứng được chế tạo bằng cách xếp chồng các tấm thép silic để giảm tổn thất dòng điện xoáy. Các cuộn dây phần ứng được quấn trong các khe của lõi theo một kiểu nhất định và đóng vai trò là thành phần lõi để tạo ra lực điện từ thông qua tương tác giữa dòng điện và từ trường.
- Bộ chuyển mạch: Một "cải tiến then chốt" của động cơ DC, được cố định trên trục rotor và kết nối với cả hai đầu của cuộn dây phần ứng. Nó bao gồm nhiều đoạn đồng cách điện (số lượng đoạn đồng tương ứng với số vòng dây trong cuộn dây phần ứng). Hoạt động như một "bộ chuyển đổi hướng dòng điện", nó thay đổi hướng dòng điện trong cuộn dây phần ứng theo thời gian thực thông qua tiếp xúc trượt với chổi than.
2. Cơ chế vận hành: “Logic cốt lõi” để đạt được sự quay vòng liên tục
Sự quay của động cơ DC phụ thuộc vào sự hiệp đồng giữa “tạo ra lực điện từ” và “điều chỉnh bộ chuyển mạch”, với quá trình cụ thể được chia thành hai bước:
- Sự tạo ra lực điện từ theo hướng: Khi dòng điện một chiều bên ngoài chạy vào bộ chuyển mạch qua chổi than và sau đó vào các cuộn dây phần ứng, các dây dẫn của cuộn dây phần ứng - nằm trong từ trường không đổi của stato - chịu tác dụng của lực điện từ theo Quy tắc Bàn tay trái của Fleming. Ví dụ, các dây dẫn bên dưới cực N của stato chịu tác dụng của lực hướng sang phải, trong khi các dây dẫn bên dưới cực S chịu tác dụng của lực hướng sang trái. Các lực này kết hợp lại tạo thành một mô-men xoắn điện từ làm cho rôto quay theo chiều kim đồng hồ.
- Chức năng chuyển mạch của bộ chuyển mạch: Khi rôto quay đến điểm mà "các dây dẫn của cuộn dây phần ứng cắt qua đường tâm của các cực từ của stato", nếu hướng dòng điện không đổi, hướng của từ trường tác dụng lên các dây dẫn sẽ đảo ngược, khiến hướng của lực điện từ đảo ngược và ngăn rôto quay liên tục. Tại thời điểm này, bộ chuyển mạch quay đồng bộ với rôto. Thông qua việc chuyển mạch tiếp xúc giữa các đoạn đồng và chổi than, nó đảo ngược chính xác hướng dòng điện trong dây dẫn - dòng điện ban đầu chạy vào giờ chạy ra - duy trì cùng một hướng của lực điện từ (vẫn khiến rôto quay theo chiều kim đồng hồ). Chu kỳ này lặp lại: mỗi khi rôto quay 180°, bộ chuyển mạch điều chỉnh hướng dòng điện một lần, đảm bảo rôto luôn nhận được mô-men xoắn điện từ theo cùng một hướng và cho phép quay liên tục.
3. Ý nghĩa thực tiễn của nguyên lý: Xác định hiệu suất và ứng dụng của động cơ DC
Nguyên lý cốt lõi này mang lại cho động cơ DC những lợi thế độc đáo: bằng cách điều chỉnh điện áp phần ứng hoặc dòng điện từ trường, có thể dễ dàng đạt được khả năng điều chỉnh tốc độ mượt mà (ví dụ, biến thiên liên tục từ tốc độ thấp đến tốc độ cao). Ngoài ra, chúng có mô-men xoắn khởi động cao, cho phép chúng khởi động thiết bị tải nặng. Do đó, động cơ DC được sử dụng rộng rãi trong các tình huống đòi hỏi độ chính xác cao trong điều khiển tốc độ, chẳng hạn như bộ truyền động trục chính cho máy công cụ và máy kéo thang máy trong lĩnh vực công nghiệp, hệ thống truyền động cho xe điện truyền thống trong lĩnh vực vận tải và dụng cụ điện và động cơ máy chạy bộ trong các thiết bị gia dụng. Tuy nhiên, do ma sát cơ học giữa bộ chuyển mạch và chổi than, động cơ DC có chi phí bảo trì tương đối cao hơn và tuổi thọ ngắn hơn so với động cơ AC. Điều này cũng thúc đẩy sự phát triển của động cơ DC không chổi than (sử dụng chuyển mạch điện tử thay vì chuyển mạch cơ học).
