Động cơ IPM trên xe máy điện VinFast

Trước kỷ nguyên xe điện toàn cầu, các nhà sản xuất luôn nỗ lực cải tiến động cơ nhằm mang đến trải nghiệm tích cực cho khách hàng.

Trong đó, động cơ IPM với nam châm vĩnh cửu chìm đang chiếm ưu thế với khả năng tối ưu công suất xe máy điện

tiết kiệm nhiên liệu so với động cơ SPM có nam châm gắn trên bề mặt rotor truyền thống.

1. Động cơ IPM là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

IPM (Interior Permanent Magnet Motor) là động cơ sử dụng nam châm “siêu vĩnh cửu” được gắn chìm trên rotor, cải thiện hiệu suất vận hành xe máy điện.

1.1. Cấu tạo của động cơ IPM

Động cơ IPM có rotor được cấu tạo từ nam châm vĩnh cửu và dây cuốn 3 pha ở stator.

Trong động cơ có các cảm biến vị trí và cảm biến tốc độ, sử dụng cho hệ truyền động servo – là hệ thống nhận tín hiệu và thực hiện chính xác theo lệnh từ bộ điều khiển.

Các thanh nam châm trong động cơ được sản xuất từ vật liệu đất hiếm, mang lại hiệu suất năng lượng cao và giảm thiểu tối đa hiệu ứng khử từ trong quá trình vận hành.

Rotor của động cơ này thường được rèn thành khối trụ từ thép hợp kim chất lượng cao, sau đó phay rãnh đặt chìm các thanh nam châm vĩnh cửu vào.

Các thanh nam châm nhúng trong rotor tạo liên kết chặt chẽ, hình thành cấu trúc cơ học bền vững trong động cơ cao tốc – loại động cơ có tốc độ vòng quay cao.

Do vậy, để hạn chế lực ly tâm, rotor thường có dạng hình trống với tỉ lệ “chiều dài/đường kính” lớn.

Những yếu tố này kết hợp với nhau tạo nên sự ưu việt cho động cơ trên xe điện.

1.2. Nguyên lý hoạt động của động cơ IPM

Động cơ IPM hoạt động dựa trên sự tương tác giữa từ trường quay, cuộn stator và nam châm vĩnh cửu đặt chìm trong rotor.

Khi thông số từ trường bằng nhau sẽ xuất hiện lực kéo điện từ giữa stator và rotor.

Từ đó hình thành momen điện từ hỗ trợ khởi động động cơ.

Khi tốc độ rotor đạt tới mức nhất định thì rotor sẽ được kéo vào động cơ đồng bộ, tương đương với tốc độ quay của rotor bằng tốc độ quay của từ trường.

Mặt khác, nam châm vĩnh cửu đặt trên bề mặt rotor giúp tăng khả năng sinh momen từ trở.

Trong khi đó, nam châm trong momen có tác dụng giảm từ thông, nhờ đó xe điện có khả năng tăng tốc mượt mà, đồng thời tiết kiệm điện năng đáng kể.

2. Ưu, nhược điểm của động cơ IPM

2.1. Ưu điểm

Ưu điểm đầu tiên của động cơ xe điện IPM nằm ở khả năng huy động momen lớn giúp gia tăng lực quay của bánh xe.

Nhờ đó, cả khi xe di chuyển ở dải tốc độ thấp hay cao, số vòng quay của momen xoắn vẫn ổn định và đảm bảo khả năng vận hành êm ái.

Tiếp theo, IPM có dải vận tốc lớn, khả năng bứt tốc nhanh và êm ái, vượt trội hơn hẳn so với động cơ truyền thống.

Theo các thí nghiệm đo lường, động cơ IPM cho phép tiết kiệm đến 30% điện năng so với động cơ SPM truyền thống.

Vì thế, các dòng xe điện hiện đại ngày nay được trang bị động cơ này giúp giảm thiểu đáng kể năng lượng tiêu hao, tiết kiệm chi phí vận hành.

Đồng thời, nam châm vĩnh cửu được gắn chìm trong rotor cũng tạo ra sự vững chắc hơn về mặt cơ khí, đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng.

2.2. Nhược điểm

Tuy nhiên, thiết kế nam châm vĩnh cửu nhúng trong rotor trên IPM có hạn chế khi xe vận hành ở tốc độ cao sẽ khó kiểm soát do từ trường quay bị cố định.

Dù vậy, đây chỉ là hạn chế nhỏ, hiện nay IPM vẫn được đánh giá là động cơ ưu việt nhất trên xe máy điện.

Đón đầu xu hướng phát triển xe điện, VinFast sử dụng động cơ IPM trên VinFast Vento cho công suất tối đa lên đến 4000W,

khả năng tăng tốc từ 0 lên 50km chỉ trong 8 giây và tốc độ tối đa 80km/h.