3. Cấu trúc của luận văn
1.5.1. Mục tiêu nghiên cứu
Động cơ điện đồng bộ từ thông dọc trục, kích từ nam châm vĩnh cửu có tích hợp ổ đỡ từ dọc trục khi sử dụng hai ổ từ hướng tâm ở hai đầu trục như minh họa trên hình 1.6, đang được coi là một ngành công nghệ tiên tiến và thân thiện với môi trường. Chúng góp phần mạnh mẽ trong việc nâng cao tốc độ quay cho động cơ và giúp động cơ có thể được ứng dụng trong những môi trường đặc biệt mà động cơ có trục được đỡ bằng vòng bi cơ không thể làm việc hoặc làm việc với chi phí bảo dưỡng cao.
Ngày nay, động cơ điện đồng bộ từ thông dọc trục, kích từ nam châm vĩnh cửu có tích hợp ổ đỡ từ dọc trục khi sử dụng hai ổ từ hướng tâm ở hai đầu trục hiện đang được xếp loại sản phẩm công nghệ cao chứa đựng nhiều hàm lượng chất xám và đồng thời cũng là sản phẩm công nghệ xanh mới, mặc dù có những hạn chế trong việc ứng dụng rộng rãi do kích thước lớn và giá thành cao nhưng trong tương lai gần, khi các nghiên cứu sản xuất thành công các vật liệu mới để giảm kích thước và giảm giá thành thì sự thay thế của động cơ điện loại này cho động cơ điện thông dụng trong các lĩnh vực công nghệ sạch, thiết bị y tế, thiết bị quốc phòng và công nghiệp vũ trụ,…là điều tất yếu.
1) Điều khiển vectơ động cơ đồng bộ từ thông dọc trục, kích từ nam châm vĩnh cửu như trên hình 1.6.
a. Cấu tạo của động cơ:
Rotor thường được chế tạo từ các lá thép kỹ thuật điện và có dạng hình đĩa, kích thước của rotor cần được xác định tối ưu với công suất thiết kế để đảm bảo tính động học tốt nhất cho động cơ. Trong thực tế ở dải công suất nhỏ, rotor của động cơ thường được chế tạo ở dạng nam châm vĩnh cửu để giảm kích thước cũng như tăng cường mật độ công suất cho động cơ. Kích thước và vị trí của các phiến nam châm vĩnh cửu có ảnh hưởng lớn đến khả năng sinh mô men, lực đẩy kéo và chất lượng của chúng. Trong luận án này nghiên cứu động cơ đồng bộ từ thông dọc trục có tích hợp ổ từ chịu lực dọc trục sử dụng modul rotor kép có gắn các phiến nam châm vĩnh cửu trên bề mặt.
Stator bao gồm lõi được ghép bằng các lá thép kỹ thuật điện và các cuộn dây ba pha. Để đảm bảo khả năng thu nhỏ kích thước của động cơ mà không gây ra bão hòa mạch từ, loại thép silicon thường được sử dụng để chế tạo lõi stator. Lõi stator có thể được chế tạo ở dạng 3, 6, 9 hay 12 cực, khi số cực càng lớn thì chất lượng của mô men và lực hút dọc trục càng cao, tuy nhiên việc gia công sẽ đòi hỏi chi phí cao hơn. Các cuộn dây stator sử dụng dây đồng và cuốn ở dạng tập trung. Số lượng cuộn dây sẽ tương đương với số cực của lõi stator.
Khung động cơ cố định stator: động cơ bao gồm 2 modul stator đơn, do đó khung động cơ có nhiệm vụ gắn kết các stator thành một khối để đảm bảo khả năng làm việc ổn định ở tốc độ cao.
b. Nguyên lý làm việc động cơ đồng bộ từ thông dọc trục NCVC:
Khi điện áp ba pha được cấp cho các cuộn dây stator, sinh ra các dòng điện (trong dó có thành phần iq) chảy trong nó, sẽ tương tác với từ trường của rotor để tạo ra các mô men quay (M) và dòng điện trong các dây quấn pha (thành phần id) của stator sinh ra các lực đẩy kéo (F) dựa trên nguyên lý của nam châm điện. Nhờ có cấu tạo đặc biệt và nguyên lý làm việc như trên mà rotor của động cơ sẽ không
có dịch chuyển dọc trục mặc dù hai đầu trục động cơ là hai ổ đỡ từ. Điều đó cho phép không cần dùng thêm thiết bị chặn chuyển động dọc trục của rotor và vì vậy cấu trúc động cơ trở nên nhỏ gọn hơn.