Động cơ điện là gì? Cấu tạo, phân loại và nguyên lý hoạt động

Động cơ điện là một trong những phát minh quan trọng và phổ biến nhất của thế kỷ 20, đóng vai trò then chốt trong hầu hết các lĩnh vực của cuộc sống hiện đại. Từ các thiết bị gia dụng quen thuộc như quạt điện, máy giặt, và tủ lạnh đến các máy móc công nghiệp lớn trong sản xuất và xây dựng. Trong bài viết này, cùng RX Tradex khám phá chi tiết về động cơ điện là gì? Từ đó tìm hiểu về cấu tạo và phân loại của chúng, cùng nguyên lý hoạt động và ứng dụng thực tiễn, giúp doanh nghiệp hiểu rõ hơn về thiết bị quan trọng này và những lợi ích mà nó mang lại.

1. Động cơ điện là gì? 

Động cơ điện là thiết bị điện cơ có khả năng biến đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ. Nhờ khả năng này, động cơ điện đóng vai trò vô cùng quan trọng trong đời sống hiện đại, góp phần thúc đẩy sự phát triển của khoa học kỹ thuật và nền công nghiệp.

2. Cấu tạo của động cơ điện 

Trên thị trường hiện nay có nhiều loại động cơ điện khác nhau, phù hợp với các dòng máy và thiết bị đa dạng. Cấu tạo của mỗi loại động cơ cũng có những điểm khác biệt, dưới đây là cấu tạo của các động cơ điện thông thường:

2.1. Phần tĩnh 

Phần tĩnh, hay còn gọi là stato, bao gồm hai bộ phận chính: lõi thép và dây quấn.

• Lõi thép: Là bộ phận dẫn từ, có hình dạng trụ rỗng và được dập từ các tấm thép dẫn điện dày từ 0,35 đến 0,5 mm. Các tấm thép này được dập thành hình vành khăn, bên trong có các rãnh để đặt dây quấn trước khi lắp ráp.
• Dây quấn: Được làm từ dây đồng hoặc dây nhôm và được đặt trong các rãnh của lõi thép. Bên ngoài lõi thép còn có lớp vỏ bằng nhôm hoặc gang để bảo vệ và cố định lõi thép. Phần dưới là bệ cố định với đế, và ở hai đầu có nắp cùng loại vật liệu với vỏ máy. Bên trong vỏ máy có ổ đỡ (còn gọi là bạc) để đỡ trục quay của roto.

2.2. Phần quay 

Phần quay, còn được gọi là roto, bao gồm lõi thép, dây quấn và trục máy.

• Lõi thép: Có dạng hình trụ đặc, làm từ các tấm thép kỹ thuật điện được dập thành dĩa và ép chặt lại. Trên bề mặt lõi thép có các rãnh để đặt các thanh dẫn hoặc dây quấn. Lõi thép này được liên kết chặt chẽ với trục quay và được đặt vào hai ổ trục của stato.
• Dây quấn: Dây quấn của rôto có hai loại chính: roto lồng sóc và rôto dây quấn.
  • Roto dây quấn: Dây quấn của loại này tương tự như dây quấn stato, có ưu điểm là tạo ra mô-men xoắn lớn, nhưng cấu tạo phức tạp và giá thành cao.
  • Roto lồng sóc: Loại này có cấu tạo khác biệt so với dây quấn của stato. Nó được làm bằng cách đúc nhôm vào các rãnh của roto, tạo thành các thanh nhôm và nối ngắn mạch ở cả hai đầu. Loại này còn có thêm các cánh quạt để làm mát khi roto quay. Dây quấn được làm từ các dải nhôm và hai vòng ngắn mạch hình lồng, do đó được gọi là roto lồng sóc. Các rãnh trên roto thường được thiết kế xiên với trục để cải thiện khả năng khởi động và giảm rung động do lực điện từ tác động không liên tục lên roto.

3. Nguyên lý hoạt động của động cơ điện 

Nguyên lý hoạt động của động cơ điện dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, được mô tả bởi định luật Faraday. Theo định luật này, khi một vật dẫn điện đặt trong từ trường biến đổi, trong vật dẫn điện sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Trong động cơ điện, khi dòng điện đi qua các cuộn dây stato, sẽ tạo ra từ trường quay. Từ trường quay này tác động lên các cuộn dây trên roto, sinh ra dòng điện cảm ứng. Dòng điện cảm ứng tương tác với từ trường của stato tạo ra mômen lực, làm roto quay.

4. Các loại động cơ điện phổ biến hiện nay 

Trên thị trường hiện nay, động cơ điện có nhiều loại và ứng dụng khác nhau. Trong số đó, hai loại được sử dụng phổ biến nhất là động cơ điện 1 pha và động cơ điện 3 pha. Các loại động cơ điện này đều có những đặc điểm và ứng dụng riêng, phù hợp với các nhu cầu khác nhau trong công nghiệp và đời sống hàng ngày.

4.1. Động cơ điện 1 pha 

Động cơ dây quấn stato 1 pha sử dụng nguồn điện 1 pha và thường được trang bị tụ điện để tạo ra sự lệch pha cần thiết cho hoạt động. Động cơ điện một chiều gồm hai loại chính: động cơ nam châm vĩnh cửu và động cơ kích từ. 

Động cơ nam châm vĩnh cửu sử dụng nam châm vĩnh cửu để tạo từ trường, có cấu tạo đơn giản và thường được dùng trong các thiết bị nhỏ và cầm tay. Trong khi đó, động cơ kích từ sử dụng cuộn dây kích từ để tạo từ trường, có khả năng điều chỉnh, giúp kiểm soát tốc độ và hiệu suất, thường thấy trong các ứng dụng công nghiệp. 

4.2. Động cơ điện 3 pha 

Động cơ điện ba pha là loại động cơ sử dụng dòng điện xoay chiều ba pha, được ưa chuộng nhất hiện nay nhờ tính phù hợp, giá thành rẻ, độ bền cao và dễ bảo dưỡng. Động cơ ba pha được phân loại dựa trên kích thước cấu trúc, bao gồm ba loại chính:

• Động cơ lớn: Có chiều cao trung tâm trên 630mm và đường kính ngoài của lõi stato trên 900mm.
• Động cơ trung bình: Có chiều cao trung tâm từ 355mm đến 600mm và đường kính ngoài của lõi stato từ 560mm đến 900mm.
• Động cơ nhỏ: Có chiều cao trục từ 90mm đến 315mm và đường kính ngoài của lõi thép từ 25mm đến 560mm.

Nhờ những ưu điểm vượt trội này, động cơ điện ba pha được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và dân dụng.

5. Một số ứng dụng của động cơ điện

Động cơ điện được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết mọi lĩnh vực, từ các thiết bị gia dụng nhỏ như lò vi sóng và máy ghi âm đến các công cụ cầm tay như máy khoan. Chúng xuất hiện phổ biến trong các thiết bị gia đình như quạt điện, tủ lạnh, máy giặt, máy hút bụi và máy bơm nước. 

Sức mạnh của động cơ điện cũng là yếu tố quan trọng đối với hoạt động của thang máy và hệ thống thông gió. Trong lĩnh vực giao thông, động cơ điện được sử dụng trong nhiều loại phương tiện, đặc biệt là đầu máy xe lửa ở nhiều quốc gia trên thế giới. Ngoài ra, trong công nghệ máy tính, động cơ điện đóng vai trò quan trọng trong vận hành ổ đĩa cứng và ổ đĩa quang.

6. Tổng kết

Có thể thấy, nhờ vào ứng dụng đa dạng, động cơ điện được xem là một thiết bị quan trọng, có đóng góp to lớn trong việc phát triển đời sống nói chung và trong ngành sản xuất nói riêng. Hiểu được động cơ điện là gì, cấu tạo cũng như nguyên lý của nó sẽ giúp quý doanh nghiệp sử dụng thiết bị hiệu quả, an toàn và tiết kiệm năng lượng, góp phần vào nâng cao hiệu quả sản xuất của doanh nghiệp.

Nếu quý doanh nghiệp quan tâm đến việc tìm hiểu sâu hơn về các công nghệ động cơ điện tiên tiến, cũng như muốn khám phá các sản phẩm, máy móc thiết bị mới nhất trong ngành sản xuất, có thể đăng ký tham gia triển lãm Vietnam Manufacturing Expo 2024. Sự kiện này là cơ hội tuyệt vời để kết nối với các chuyên gia hàng đầu, cập nhật xu hướng công nghệ mới nhất và tìm kiếm các giải pháp tối ưu cho hoạt động sản xuất của doanh nghiệp.