Đồ Án môn học tính toán thiết kế dùng Động cơ bldc Để cải tạo hệ thống khởi Động trên xe gắn máy còn sử dụng Động cơ Điện dc

Trong bối cảnh này, việc đầu tư vào cơ sở hạ tầng giao thông, cùng với việc áp dụng các biện pháp quản lý và giáo dục hiệu quả, sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

ST

%(Tham gia tích cực và đầy đủ các

buổi làm của nhóm)

%(Tham gia tích cực và đầy đủ các

buổi làm của nhóm)

%(Tham gia tích cực và đầy đủ các

buổi làm của nhóm)

%(Tham gia tích cực và đầy đủ các

buổi làm của nhóm)

MỤC LỤC Chương I: Thực trạng giao thông tại Việt Nam.

1.Thực trạng tình trạng giao thông tại Việt Nam

2.Thực trạng về số lượng xe máy lưu hành tại Việt Nam

Chương II: Hệ thống khởi động sử dụng động cơ DC có chổi than.

1 Cấu tạo

2 Nguyên lí hoạt động

3 Nhược điểm của hệ thống khởi động sử dụng động cơ DC có chổi than

Chương III: Đối tượng nghiên cứu.

I.Thực trạng giao thông tại Việt Nam.

1.Thực trạng tình trạng giao thông tại Việt Nam.

Tình trạng giao thông tại Việt Nam ngày nay đang đối mặt với nhiều thách thức và đặc điểm đặc trưng của một đất nước đô thị hóa và phát triển nhanh chóng Sự gia tăng đột biến trong số lượng xe cộ, đặc biệt là xe máy, đã đặt ranhững thách thức đáng kể về quản lý giao thông và cơ sở hạ tầng Thành phố lớn như Hà Nội và TP.Hồ Chí Minh thường xuyên chứng kiến cảnh tắc nghẽngiao thông, đặc biệt trong các giờ cao điểm

Cơ sở hạ tầng đô thị mặc dù đã được nâng cấp, nhưng vẫn đang phải đối mặt với ùn tắc giao thông do số lượng xe cộ ngày càng tăng và đô thị mở rộng Điều này không chỉ gây khó khăn cho người đi đường mà còn ảnh hưởng đến sự hiệu quả của hệ thống giao thông công cộng

An toàn giao thông là một vấn đề quan trọng, với số liệu về tai nạn giao thông và vi phạm luật lệ giao thông vẫn là đáng lo ngại Các biện pháp kiểm soát và giáo dục người tham gia giao thông đang được thực hiện, nhưng việc thay đổi thái độ và hành vi của người lái xe vẫn là một thách thức lớn Trong năm 2023, toàn quốc xảy ra hơn 10.335 vụ tai nạn giao thông, làm chết 6765 người, bị thương 7802 người So với năm 2022 số vụ giảm 109 vụ (1.07%), giảm 60 người chết (1,24%), tăng 216 người bị thương (3,87%)

Nỗ lực hỗ trợ giao thông công cộng và thúc đẩy việc sử dụng phương tiện đi lại bằng xe đạp đang được đẩy mạnh, với hy vọng giảm áp lực cho hệ thống đường bộ Ngoài ra, các công nghệ thông tin và trí tuệ nhân tạo đang được tích hợp để cải thiện quản lý giao thông và cung cấp thông tin thời gian thực

về tình trạng giao thông cho người tham gia Trong bối cảnh này, việc đầu tư vào cơ sở hạ tầng giao thông, cùng với việc áp dụng các biện pháp quản lý và giáo dục hiệu quả, sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết những thách thức của tình trạng giao thông tại Việt Nam và xây dựng một môi

trường giao thông an toàn và hiệu quả hơn

2.Thực trạng về số lượng xe máy lưu hành tại Việt Nam.

Thực trạng số lượng xe máy tại Việt Nam là một trong những vấn đề đáng quan ngại và đồng thời là một phần của sự phát triển kinh tế và xã hội của đất nước Việt Nam là một trong những quốc gia có mật độ xe máy cao nhất thế giới, với hàng triệu chiếc xe máy lưu thông hàng ngày trên các đường phố + Tăng trưởng nhanh chóng: Số lượng xe máy tại Việt Nam đang tăng lên vớitốc độ nhanh chóng, đặc biệt là trong những năm gần đây Mỗi năm, hàng triệu chiếc xe máy mới được đưa vào sử dụng, tạo ra một áp lực lớn đối với

cơ sở hạ tầng giao thông và môi trường sống

+ Ùn tắc giao thông: Sự gia tăng số lượng xe máy cùng với thiếu hạ tầng giao thông đồng bộ đã góp phần làm tăng tình trạng ùn tắc giao thông, đặc biệt là trong các thành phố lớn như Hà Nội và TP.HCM Điều này không chỉ làm giảm hiệu quả di chuyển mà còn tạo ra những vấn đề về ô nhiễm không khí vàtiếng ồn

+ Ảnh hưởng đến an toàn giao thông: Số lượng lớn xe máy cũng đặt ra thách thức lớn đối với an toàn giao thông Tai nạn giao thông liên quan đến xe máy chiếm tỷ lệ lớn trong tổng số tai nạn, gây thiệt hại nặng nề cho người dân và gây ảnh hưởng xấu đến hình ảnh và phát triển của đất nước

+ Phản ánh nhu cầu di chuyển cá nhân: Sự tăng trưởng về số lượng xe máy phần nào phản ánh nhu cầu di chuyển cá nhân của người dân, đặc biệt là ở các

đô thị lớn Xe máy vẫn được xem là phương tiện di chuyển linh hoạt và tiết kiệm chi phí đối với nhiều người dân, đặc biệt là trong bối cảnh thiếu khả năng sử dụng phương tiện giao thông công cộng thuận tiện

+ Thách thức về ô nhiễm môi trường: Sự gia tăng về số lượng xe máy cũng đặt ra một thách thức lớn đối với môi trường sống Khí thải từ xe máy góp phần vào tình trạng ô nhiễm không khí, gây ra nhiều vấn đề về sức khỏe và môi trường

Theo dữ liệu của Tổng cục Đăng kiểm vào năm 2023, Việt Nam đã đăng ký khoảng 3,6 triệu xe máy mới Một lượng xe rất lớn đối với các quốc gia đang phát triển khác Tuy nhiên, số liệu này có thể không chính xác do một số xe máy có thể đã bị loại bỏ hoặc không còn hoạt động Tính theo mật độ xe máy (số lượng xe máy trên mỗi 100 dân) cứ trung bình mỗi một gia đình có

khoảng 2-3 chiếc xe máy Dữ liệu này có thể được tính toán từ số liệu về số lượng xe máy và dân số của Việt Nam từ các nguồn thống kê chính thống nhưTổng cục Thống kê

Trong tổng thể, thực trạng số lượng xe máy tại Việt Nam đang phản ánh một

số điểm tích cực và tiêu cực của sự phát triển kinh tế và xã hội

Hiện nay, tình trạng xe máy cũ vẫn còn lưu hành trên đường tại Việt Nam là một vấn đề đáng chú ý Đặc biệt là trong bối cảnh sự gia tăng không ngừng về

số lượng xe máy mới được ra đời

+ Số lượng lớn: Xe máy cũ vẫn chiếm một phần lớn trong tổng số xe máy lưu thông trên đường tại Việt Nam Nhiều người dân vẫn sử dụng xe máy cũ do nhu cầu kinh tế và tính tiết kiệm chi phí, thay vì mua xe máy mới Riêng tại Hà Nội hiện có hơn 6 triệu xe máy, trong đó gần 3 triệu xe máy cũ sản xuất trước năm 2000 TP.HCM có khoảng 7,8 triệu xe máy, trong đó lượng xe cũ

sử dụng trên 10 năm chiếm 67,89%

+ Tuổi đời cao: Một số lượng lớn xe máy cũ đang lưu thông trên đường đã cótuổi đời khá cao, thậm chí là hàng chục năm Điều này tạo ra những thách thức liên quan đến an toàn giao thông và môi trường

+Rủi ro về an toàn: Xe máy cũ thường gặp phải các vấn đề về bảo dưỡng và

an toàn, do không được bảo trì đúng cách hoặc đã qua sử dụng một thời gian dài Điều này có thể gây ra các sự cố về an toàn giao thông, như hỏng hóc đột ngột hoặc không đáp ứng được các tiêu chuẩn an toàn

+ Tác động đến môi trường: Xe máy cũ thường tiêu thụ nhiều nhiên liệu hơn và gây ra lượng khí thải ô nhiễm môi trường cao hơn so với xe máy mới có công nghệ tiên tiến hơn Việc tiếp tục lưu hành xe máy cũ có thể làm gia tăng vấn đề về ô nhiễm không khí và gây ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng + Thách thức trong quản lý: Quản lý xe máy cũ vẫn là một thách thức đối với các cơ quan chức năng Việc kiểm soát chất lượng, an toàn và môi trường của các xe máy cũ trở nên khó khăn hơn do không có cơ chế kiểm tra và giám định rõ ràng.

II Hệ thống khởi động sử dụng động cơ DC có chổi than.

Hệ thống khởi động trên xe máy là một phần quan trọng không thể thiếu, giúp đưa xe từ trạng thái nghỉ đến trạng thái hoạt động một cách thuận tiện vànhanh chóng Hệ thống khởi động thường bao gồm một số thành phần chính, bao gồm động cơ khởi động, bộ ắc quy, cần gạt hoặc nút nhấn khởi động Máy khởi động thường được đặt ở phía sau hoặc bên dưới động cơ chính Khi người lái bấm nút khởi động hoặc kéo cần gạt khởi động, điện từ trong động cơ khởi động sẽ tạo ra lực quay, chuyển động truyền động qua bộ truyềnđộng đến bánh đà của động cơ để quay nổ Bộ ắc quy chính là nguồn năng lượng cung cấp cho hệ thống khởi động Trong quá trình khởi động, ắc quy cung cấp dòng điện cần thiết để kích hoạt động cơ khởi động

1 Cấu tạo.

Bộ phận chính cũng như là quan trọng nhất của hệ thống khởi động trên xemáy là động cơ DC có chổi than (Burshed DC Motor) được cấu tạo từ phần tửsau:

- Stato: chứa nam châm vĩnh cữu (Permanent magnets)

- Roto: chứa vô số cuộn dây (Windings)

- Cổ góp (Commutator): là một cấu trúc hình trụ được tạo thành từ nhiềuđoạn, thường được chế tạo từ vật liệu bền và dẫn điện như đồng Mỗi đoạn được cách điện với các đoạn lân cận và được nối với một đầu của cuộn dây

- Chổi than (Brush): chủ yếu được làm từ carbon và có hai đầu Một đầu

sẽ có những dây dẫn bằng đồng để nối với tấm carbon Đầu thứ 2 sẽ được nối với khung giá đỡ

Hình 1.1 Cấu tạo động cơ DC chổi than

Cấu trúc động cơ DC chổi than (Burshed DC Motor) được bố trí như sau: Nam châm vĩnh cữu được đặt bên trong Stato và ở giữa là Roto chứa vô sốcuộn dây Cả hai đầu của tất cả các cuộn dây đều được nối với cổ góp Bên ngoài cổ góp là chổi than được bố trí tiếp xúc với nhau Cấu trúc sao cho sự quay của Roto sẽ chuyển đổi các đoạn cổ góp tiếp xúc với chổi than và các cuộn dây mà dòng điện qua đó cũng chuyển đổi tuần tự.

2 Nguyên lí hoạt động.

Nguyên lý hoạt động của củ đề xe máy:

- Dòng điện 12V từ cực dương ắc quy chạy qua cầu chì và mạch chỉnh lưu đến công tắc máy và chờ ở đó

- Khi đóng công tắc máy và công tắc khởi động, dòng điện đi qua cuộn dây trong Relay hút công tắc Relay chập lại khiến dòng điện được dẫn vào motor khởi động và cực âm nối mass sườn

- Nhờ vào lực đẩy của lò xo, 2 chổi than được tiếp xúc vào cổ góp để dẫnđiện vào các dây quấn tạo thành từ trường với stator làm quay rotor.

- Khi thả công tắc khỏi động, dòng điện tới motor khởi động sẽ bị ngắt làm motor ngừng quay

3 Nhược điểm của hệ thống khởi động sử dụng động cơ DC có chổi than.

Nhược điểm:

 Tuổi thọ và bảo trì: Chổi than là một phần chịu mài mòn và có thể gây

ra độ hao mòn, làm giảm tuổi thọ của động cơ khi sử dụng với cường

độ cao Điều này đòi hỏi bảo trì định kỳ và thay thế chổi than, làm tăng chi phí và công sức bảo trì

 Tạo ra hạt bụi và nhiễu điện từ: Quá trình mài mòn của chổi than có thểtạo ra hạt bụi, gây ra bẩn và có thể ảnh hưởng đến các bộ phận khác trong hệ thống động cơ Ngoài ra, chế độ hoạt động của chổi than cũng có thể tạo ra nhiễu điện từ, ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống

 Hạn chế tốc độ và hiệu suất cao: Động cơ DC có chổi than thường không thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu tốc độ và hiệu suất cao Cácđộng cơ khác như động cơ BLDC (Brushless DC Motor) có thể cung cấp hiệu suất và tốc độ cao hơn

 Giới hạn khả năng điều khiển: Động cơ DC có chổi than có thể gặp khókhăn trong việc đạt được điều khiển chính xác và linh hoạt cao so với các loại động cơ khác như động cơ BLDC hoặc động cơ servo

 Tiêu hao năng lượng: Chổi than có thể tạo ra mức tiêu hao năng lượng cao hơn so với một số loại động cơ khác, đặc biệt khi chúng hoạt động

ở tốc độ thấp hoặc chịu tải nặng

 Gây ra nhiệt độ: Quá trình mài mòn và tiêu hao năng lượng có thể tạo

ra nhiệt độ, và nếu không được tản nhiệt hiệu quả, nó có thể gây ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ của động cơ

 Động cơ phát ra tiếng ồn to

 Năng lượng thất thoát nhiều: do ma sát giữa chổi than và roto khiến chosự mài mòn cuộn dây gây thất thoát năng lượng

Lý do nên thay thế động cơ BLDC:

 Tuỳ chỉnh và điều khiển tốt: Động cơ không chổi than thường có khả năng điều khiển tốt hơn so với động cơ có chổi than Điều này cho phépngười sử dụng có thêm tùy chọn để điều chỉnh và tối ưu hóa hiệu suất theo nhu cầu cụ thể

 Hiệu suất cao: Động cơ không chổi than thường có hiệu suất cao hơn

do giảm mất mát từ ma sát chổi than và không có sự hao mòn của chổi than Điều này dẫn đến việc tăng hiệu quả năng lượng và giảm tiêu hao năng lượng

 Tuổi thọ và bảo dưỡng cao: Động cơ không chổi than thường có tuổi thọ cao hơn và ít yêu cầu bảo trì hơn so với động cơ có chổi than Không có chổi than mài mòn, giảm hao mòn và đồng thời giảm yêu cầu

về bảo trì

 Giảm nhiễu điện từ: Động cơ không chổi than thường tạo ra ít nhiễu điện từ hơn so với động cơ có chổi than Điều này có thể giảm ảnh hưởng đến các thiết bị điện tử khác trong xe và cải thiện độ tin cậy của

hệ thống

 Kích thước nhỏ và nhẹ hơn: Động cơ không chổi than thường có thiết

kế nhỏ gọn và nhẹ hơn so với động cơ có chổi than, điều này có thể giúp giảm trọng lượng tổng thể của xe và tăng khả năng tích hợp trong các không gian hạn chế

 Hiệu quả hóa năng lượng: Động cơ không chổi than có thể cung cấp hiệu suất cao hơn ở các tốc độ và tải khác nhau, giúp tối ưu hóa tiêu thụnăng lượng và làm giảm thất thoát năng lượng

III Đối tượng nghiên cứu.

Chọn xe Wave Alpha 110cc 2022

- Động cơ xăng 4 kỳ

- Số lượng xy lanh :1

- Công suất tối đa: 6,12 kW / 7500v/p

- Moment xoắn cực đại: 8,44 Nm / 6000v/p

- Tỷ số nén 9:1

IV Motor BLDC

1 Cấu tạo.

Động cơ BLDC (Brushless DC Motor) là một loại động cơ không chổi than, thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu hiệu suất cao, ít bảo trì và kích thước nhỏ Động cơ hoạt động bằng cách tạo ra một trường từ đối lập giữa rotor và stator thông qua điều khiển dòng điện khi bỏ đi chổi than sẽ giúpgiảm ma sát và tổn thất năng lượng

Cấu tạo của động cơ BLDC bao gồm:

+ Rotor là phần quay của động cơ, thường có nam châm vĩnh cửu cố định được gắn trực tiếp lên trục quay

+ Stator là phần tĩnh của động cơ và thường chứa các cuộn dây dẫn điện Dây dẫn này được kết nối với điện áp và tạo ra từ trường từ dòng điện chảy qua chúng.

+ Bộ điều khiển là trung tâm của hệ thống điều khiển quá trình chuyển động của rotor bằng cách điều chỉnh dòng điện đưa vào các cuộn dây trên stator.+ Hall sensor do đặc thù của sức phản điện động của động cơ BLDC có dạng hình thang nên cấu hình điều khiển thông thường của nó cần có cảm biến xác định vị trí của từ trường rotor trong tương quan với các pha của cuộn dây stator Cảm biến này giúp bộ điều khiển xác định đúng thời điểm để đổi dòng điện và điều khiển quay của rotor

+ Nam châm được sử dụng để tạo ra trường từ, cung cấp lực đẩy và kéo giữa rotor và stator

+ Vòng bi và trục: Các vòng bi và trục được sử dụng để giữ và hỗ trợ rotor trong quá trình quay Chúng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc giảm masát và đảm bảo động cơ hoạt động mượt mà

+ Vỏ ngoại bảo vệ và giữ cho các bộ phận bên trong an toàn và chống bụi bẩn

Dòng điện được cấp qua cuộn dây thứ nhất

Dòng điện được cấp qua cuộn dây thứ 2

Dòng điện được cấp qua cuộn dây thứ 3

Dòng điện qua các cuộn dây đổi dấu để làm nam châm điện đổi cực+ Nhiều động cơ được tích hợp thêm cảm biến Hall

Những cảm biến này cung cấp phản hồi vị trí và tốc độ thực tế của rotor cho

bộ điều khiển

+ Bộ điều khiển sử dụng phản hồi này để xác định chính xác thời điểm kích hoạt các cuộn dây stator.

V Chọn thông số cơ bản cho Motor BLDC.

- Để động cơ có thể khởi động và đạt được số vòng quay nhỏ nhất để tự làm

việc thì công suất máy khởi động phải lớn hơn công suất tổn hao cơ giới N m

- Công suất tổn hao cơ giới N m bao gồm tổn hao đo ma sát giữa piston, vòng xéc măng với thành xylanh, ma sát trong các ổ trục, tổn hao cho các hành trình bơm,

5.1 Tính áp suất chỉ thị trung bình p ' i

- Công thức p ' i cho động cơ xăng:

2,81 ÷ 4,203,88 ÷ 6,00

450 ÷ 1050

500 ÷ 900