Với ưu điểm cải thiện hiệu suất vận hành, tiết kiệm 30% năng lượng so với động cơ truyền thống, động cơ IPM đang được ứng dụng ngày càng phổ biến trong ngành công nghiệp xe máy điện hiện nay. Sau đây, hãy cùng VinFast Vĩnh Thành tìm hiểu động cơ IPM được trang bị trên xe máy điện VinFast nhé!

Cấu tạo của động cơ IPM trên xe máy điện VinFast

Động cơ IPM là gì? Động cơ IPM (Interior Permanent Magnet Motor) là một loại động cơ tiên tiến với cấu trúc rotor được thiết kế đặc biệt để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động, thường được sử dụng trong các hệ thống truyền động hiện đại như xe điện. Đặc điểm nổi bật của động cơ này chính là việc sử dụng nam châm vĩnh cửu trong rotor và dây cuốn ba pha trong stator, cùng với các cảm biến vị trí và cảm biến tốc độ tích hợp.

Cấu tạo của Động cơ IPM:

• Rotor và Nam châm vĩnh cửu: Rotor của động cơ IPM được tạo ra từ một khối thép hợp kim chất lượng cao, có độ bền và độ cứng cần thiết để chịu đựng các tác động cơ học mạnh mẽ trong quá trình vận hành ở tốc độ cao. Nam châm vĩnh cửu, được chế tạo từ các vật liệu đất hiếm như NdFeB (Neodymium Iron Boron), được đặt chìm vào các rãnh phay trên rotor. Việc sử dụng nam châm đất hiếm không chỉ giúp gia tăng từ tính, mà còn giảm thiểu hiệu ứng khử từ trong quá trình hoạt động, đảm bảo hiệu suất động cơ luôn ở mức cao nhất.
• Stator và Dây cuốn ba pha: Phần stator bao quanh rotor được lắp đặt với các dây cuốn ba pha, tạo ra một từ trường quay khi có dòng điện chạy qua. Từ trường này tương tác với các nam châm vĩnh cửu trong rotor, tạo ra lực quay cho động cơ. Sự kết hợp giữa nam châm mạnh và hệ thống dây cuốn ba pha giúp động cơ IPM đạt được hiệu suất cao, đáp ứng nhanh chóng và chính xác các yêu cầu của hệ thống điều khiển.
• Cảm biến vị trí và cảm biến tốc độ: Để đảm bảo hoạt động ổn định và chính xác, động cơ IPM thường được trang bị các cảm biến vị trí và tốc độ. Các cảm biến này liên tục cung cấp thông tin về vị trí và tốc độ quay của rotor cho bộ điều khiển trung tâm, giúp điều chỉnh dòng điện và từ trường trong động cơ một cách tối ưu. Điều này đặc biệt quan trọng trong các hệ thống truyền động servo, nơi yêu cầu độ chính xác cao và khả năng phản hồi nhanh.
• Thiết kế rotor hình trống: Đối với các động cơ có tốc độ quay cao, thiết kế rotor là một yếu tố quan trọng để giảm thiểu lực ly tâm – lực có thể gây ra các hiện tượng mất cân bằng hoặc hư hại trong quá trình vận hành. Do đó, rotor của động cơ IPM thường có dạng hình trống với tỷ lệ “chiều dài/đường kính” lớn. Thiết kế này giúp tăng độ bền cơ học và giảm thiểu tác động của lực ly tâm, đảm bảo động cơ hoạt động trơn tru ngay cả ở tốc độ cao.

Cấu tạo của động cơ IPM trên xe máy điện VinFast

Nguyên lý hoạt động của động cơ IPM

Động cơ IPM (Interior Permanent Magnet) vận hành dựa trên một nguyên lý khá phức tạp nhưng hiệu quả, dựa vào sự tương tác giữa từ trường quay, cuộn dây stator, và các nam châm vĩnh cửu được đặt chìm trong rotor. Đây là những yếu tố chủ chốt tạo nên momen điện từ mạnh mẽ, giúp xe điện hoạt động mượt mà và tiết kiệm năng lượng.

Sự tương tác giữa Stator và Rotor:

• Từ Trường Quay và Cuộn Dây Stator: Khi động cơ hoạt động, dòng điện ba pha chạy qua cuộn dây stator tạo ra một từ trường quay. Từ trường này di chuyển liên tục, tạo ra lực tương tác với các nam châm vĩnh cửu được bố trí trong rotor. Đây là quá trình quan trọng giúp chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học, chính là momen điện từ cần thiết để làm quay rotor.
• Momen Điện Từ Khởi Động: Ngay khi từ trường quay và các nam châm trong rotor bắt đầu tương tác, một lực kéo điện từ sẽ xuất hiện giữa stator và rotor. Lực này sinh ra momen điện từ, làm cho rotor bắt đầu quay và khởi động động cơ. Điều này cho phép động cơ IPM có khả năng khởi động mạnh mẽ và nhanh chóng.
• Sự Đồng Bộ Hóa của Rotor: Khi rotor đạt đến một tốc độ nhất định, thường là sau khi động cơ đã khởi động thành công, nó sẽ được kéo vào chế độ đồng bộ hóa với từ trường quay. Ở giai đoạn này, tốc độ quay của rotor sẽ bằng với tốc độ quay của từ trường trong stator. Đây là lúc động cơ IPM đạt hiệu suất cao nhất, với momen quay ổn định và tiết kiệm năng lượng tối đa.

Nguyên lý hoạt động của động cơ IPM, với sự phối hợp nhịp nhàng giữa stator, rotor và nam châm vĩnh cửu, không chỉ tạo ra hiệu suất cao và khả năng tăng tốc mượt mà cho xe điện, mà còn góp phần quan trọng vào việc tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường. Đây là một trong những lý do tại sao động cơ IPM đang trở thành sự lựa chọn hàng đầu cho các dòng xe điện hiện đại như xe máy điện VinFast, đáp ứng nhu cầu di chuyển xanh và bền vững.

Nguyên lí hoạt động của động cơ IPM trên xe máy điện VinFast

Ưu điểm của động cơ IPM

Động cơ IPM (Interior Permanent Magnet) đang ngày càng trở thành lựa chọn ưu việt cho các dòng xe điện hiện đại nhờ vào những ưu điểm vượt trội về hiệu suất và tiết kiệm năng lượng. Một trong những điểm nổi bật của động cơ này chính là khả năng tạo ra momen xoắn lớn, giúp gia tăng lực quay của bánh xe. Điều này có nghĩa là dù xe di chuyển ở tốc độ thấp hay cao, momen xoắn vẫn duy trì ổn định, giúp xe vận hành một cách êm ái và mượt mà. Đặc biệt, động cơ IPM giúp xe khởi động mạnh mẽ và dễ dàng vượt qua những chướng ngại địa hình với độ dốc cao, điều mà các loại động cơ truyền thống thường gặp khó khăn.

Ngoài ra, động cơ IPM còn sở hữu dải tốc độ rộng cùng khả năng tăng tốc nhanh chóng nhưng vẫn đảm bảo sự êm ái vượt trội so với các loại động cơ thông thường. Thông qua các thí nghiệm và đo lường thực tế, động cơ IPM đã được chứng minh là có thể tiết kiệm đến 30% điện năng so với động cơ SPM (Surface Permanent Magnet) truyền thống. Đây là một yếu tố quan trọng giúp giảm thiểu năng lượng tiêu hao, từ đó tiết kiệm chi phí vận hành và nâng cao hiệu quả kinh tế cho người sử dụng. Động cơ IPM không chỉ giúp xe điện trở nên hiệu quả hơn trong việc sử dụng năng lượng mà còn giúp tăng cường độ bền và tuổi thọ của xe.

Một điểm nổi bật khác của động cơ IPM là sự chắc chắn về mặt cơ khí. Việc nam châm vĩnh cửu được gắn chìm bên trong rotor không chỉ giúp tối ưu hóa hiệu suất động cơ mà còn tăng cường độ an toàn trong quá trình vận hành. Nam châm được gắn chìm giúp giảm thiểu rủi ro về việc nam châm bị bung ra trong quá trình sử dụng, từ đó đảm bảo an toàn hơn cho người lái và xe. Hơn nữa, thiết kế này còn giúp giảm thiểu tiếng ồn và độ rung lắc khi động cơ hoạt động, mang đến trải nghiệm lái xe thoải mái hơn.

Với những ưu điểm nổi bật trên, không khó để hiểu vì sao động cơ IPM đang ngày càng được ưa chuộng và trở thành xu hướng trong ngành công nghiệp xe điện. Chúng không chỉ cải thiện hiệu suất vận hành mà còn đóng góp quan trọng vào việc bảo vệ môi trường thông qua việc giảm thiểu lượng khí thải và tiêu thụ năng lượng. Điều này không chỉ giúp người tiêu dùng tiết kiệm chi phí mà còn góp phần vào việc xây dựng một tương lai xanh hơn.