Chƣơng 3 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA XE ĐIỆN
3.2 Động cơ điện sử dụng trê nô tô điện
3.2.5.2 Cấu tạo động cơ từ trở thay đổi
Động cơ từ trở thay đổi có các cực từ lồi trên cả stator và rotor nhƣ thể hiện trong hình 3.44. Stator có các cuộn dây tập trung nhiều pha, nhƣng khơng có cuộn dây đồng hoặc nam châm trong rotor. Stator có một chồng các lớp thép silicon, trên đó có các cuộn dây quấn. Thơng thƣờng, nó là dây quấn cho ba pha đƣợc chia giữa các cặp cực. Rotor khơng có cuộn dây và thuộc loại cực lồi đƣợc làm hồn tồn bằng các tấm thép có rãnh. Các cực của rotor có chiều rộng tƣơng đƣơng với các cực stator. Số cực trên stator khác với số cực của rotor, cung cấp khả năng tự khởi động và quay hai chiều của động cơ [4].
Hình 3.44: Cấu tạo của động cơ từ trở thay đổi [4]
Trong hình 3.45 bên dƣới, stator có 12 cực chia cách đều nhau trong đó mỗi cực đƣợc quấn bằng một cuộn dây. Ba pha này đƣợc cung cấp năng lƣợng từ nguồn DC.
54 Mối quan hệ của các cực rotor với các cực của stator đối với động cơ bƣớc ba pha đƣợc tính bằng cơng thức sau: Nr = Ns ± (Ns / q) (3.5) Trong đó: Nr là số cực của rotor Ns là số cực của stator q là số pha
Có thể có nhiều cấu trúc liên kết cho động cơ từ trở thay đổi, chủ yếu phụ thuộc vào số pha cũng nhƣ số cực của stator và rotor. Hình 3.46 cho thấy hai cấu trúc liên kết cơ bản của động cơ từ trở thay đổi: cấu trúc liên kết ba pha 6/4 cực, có sáu cực stator và bốn cực rotor và cấu trúc liên kết bốn pha 8/6 cực, có tám cực stator và sáu cực rotor. Động cơ từ trở thay đổi ba pha 6/4 cực có ƣu điểm là giá thành thấp hơn và vận hành tốc độ cao tốt hơn. Tuy nhiên, nó bị gợn mô-men xoắn (ripple torque) và tiếng ồn âm thanh cao hơn. Mặt khác, động cơ từ trở thay đổi bốn pha 8/6 cực có mơ-men xoắn khởi động tốt hơn và độ gợn mơ-men xoắn thấp hơn, nhƣng địi hỏi nhiều thiết bị điện hơn và chi phí cao hơn.
Hình 3.46: Mặt cắt ngang: (a) Động cơ từ trở thay đổi 3 pha 6/4 cực, (b) Động cơ từ
trở thay đổi 4 pha 8/6 cực [4]
Để cải thiện mật độ mô-men xoắn, động cơ từ trở thay đổi có thể sử dụng nhiều răng trên mỗi cực stator. Hình 3.47 mơ tả một động cơ từ trở thay đổi ba pha 12/10 cực với hai răng trên mỗi cực stator. Lợi ích của việc sử dụng nhiều răng trên mỗi cực stator
55 để cải thiện mật độ mô-men xoắn nên đƣợc giới hạn ở thiết kế tốc độ thấp nhƣ đối với động cơ xe điện truyền động trực tiếp.
Hình 3.47: Mặt cắt ngang động cơ từ trở thay đổi 3 pha 12/10 cực, stator cực đôi [4]
Nhờ cấu trúc chắc chắn, khả năng chịu nhiệt và nhỏ gọn, động cơ từ trở thay đổi rất phù hợp đối với việc truyền động trực tiếp trên các bánh xe đối với xe điện. Đặc biệt, cấu trúc liên kết rotor bên ngoài cho phép rotor gắn với vành bánh xe, do đó loại bỏ bánh răng giảm tốc và tổn hao truyền lực tƣơng ứng. Hình 3.48 mơ tả một động cơ từ trở thay đổi ba pha 6/8 cực rotor nằm ngoài với 6 cực stator và 8 cực rotor. Khác với cấu trúc liên kết động cơ từ trở thay đổi thơng thƣờng là rotor có đƣờng kính nhỏ hơn stator, cấu trúc liên kết rotor ngồi này có đƣờng kính rotor lớn hơn. Do đó, số lƣợng cực của rotor thƣờng đƣợc chọn lớn hơn số cực của stator để giảm gợn mô-men xoắn [4].
56