Trong động cơ điện, roto và stato là hai bộ phận chính, không thể tách rời, có vai trò khác nhau nhưng cùng hợp tác để tạo ra chuyển động. Roto là phần quay, còn stato là phần đứng yên.

Trong các loại động cơ điện – đặc biệt là động cơ không đồng bộ 3 pha – hai thành phần quan trọng tạo nên chuyển động quay chính là roto và stato. Đây là hai khái niệm cơ bản nhưng vô cùng quan trọng trong ngành kỹ thuật điện và cơ khí. Vậy roto và stato là gì? Cùng tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây.

Mục lục

Roto và stato là gì?

Stato (hay còn gọi là stator) là phần tĩnh của động cơ điện, nằm ở bên ngoài và không quay. Stato thường bao gồm lõi thép và các cuộn dây được quấn theo một sơ đồ nhất định, có nhiệm vụ tạo ra từ trường quay.

Roto (hay còn gọi là rotor) là phần quay, nằm bên trong stato, được gắn trực tiếp với trục động cơ. Roto chịu ảnh hưởng của từ trường do stato tạo ra và quay theo, tạo nên chuyển động cơ học.

Hình minh hoạ cấu tạo stato và roto

Cấu tạo của stato và roto là gì?

Cấu tạo Stato gồm:

Lõi thép: Làm từ các lá thép kỹ thuật điện ghép lại để giảm tổn hao do dòng xoáy.
Cuộn dây: Được quấn bằng dây đồng hoặc nhôm, tạo từ trường quay khi có dòng điện xoay chiều đi qua.
Vỏ bảo vệ: Thường bằng gang hoặc nhôm đúc, bảo vệ lõi và giữ cố định stato.

Cấu tạo Roto gồm:

Lõi thép: Tương tự stato, cũng được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện.
Thanh dẫn điện: Với động cơ roto lồng sóc, các thanh dẫn được làm từ nhôm hoặc đồng, đúc xuyên qua lõi thép và nối vòng hai đầu.
Trục roto: Truyền lực quay ra ngoài, thường được gắn với thiết bị truyền động.

Cấu tạo Roto

Nguyên lý hoạt động giữa stato và roto là gì?

Khi điện xoay chiều 3 pha cấp vào cuộn dây của stato, một từ trường quay được tạo ra. Từ trường này cắt qua các thanh dẫn trên roto, sinh ra dòng điện cảm ứng (theo định luật Faraday).

Dòng điện cảm ứng trong roto lại tạo ra một từ trường phụ, và do tác dụng tương hỗ giữa hai từ trường này, roto bắt đầu quay theo chiều của từ trường stato. Chính quá trình này tạo nên chuyển động quay của trục động cơ.

Ứng dụng của stato và roto trong thực tế

Nhờ cơ chế làm việc đơn giản, bền bỉ và hiệu quả, bộ đôi stato và roto được ứng dụng rộng rãi trong:

Máy bơm nước công nghiệp, máy bơm hóa chất
Quạt công nghiệp, máy nén khí
Băng chuyền, máy cắt, máy CNC
Thiết bị điện gia dụng như máy giặt, máy lạnh, tủ lạnh
Ngành giao thông: tàu điện, ô tô điện

Máy bơm Inox SH bơm hóa chất

Vì sao phải hiểu rõ stato và roto?

Việc nắm rõ roto và stato là gì, cấu tạo, ứng dụng, nguyên lý hoạt động của chúng sẽ giúp:

Lựa chọn đúng loại động cơ cho từng ứng dụng.
Hiểu được nguyên nhân gây ra sự cố: quá nhiệt, rung động, kẹt trục,…
Dễ dàng hơn trong việc bảo trì, sửa chữa hoặc thay thế linh kiện động cơ.

Hướng dẫn cách lắp stator vào rotor của bơm trục vít

Các loại động cơ điện sử dụng stato và roto

Hiện nay, có hai loại động cơ điện xoay chiều phổ biến được cấu tạo từ hai bộ phận chính là stato và rôto:

Động cơ không đồng bộ (hay động cơ cảm ứng): Đây là dòng động cơ được ứng dụng rộng rãi nhất nhờ thiết kế đơn giản, độ bền cao và chi phí bảo trì thấp. Rôto thường được chế tạo theo kiểu lồng sóc, phù hợp cho các hệ thống truyền động trong công nghiệp và sinh hoạt hàng ngày.
Động cơ đồng bộ: Đặc điểm nổi bật của loại động cơ này là tốc độ quay của rôto luôn bằng tốc độ quay từ trường của stato (tức là đồng bộ với tần số dòng điện). Rôto thường dùng cuộn dây hoặc nam châm vĩnh cửu, giúp động cơ hoạt động ổn định và dễ kiểm soát tốc độ trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao.

Chức năng của stato và rôto trong động cơ điện

Trong động cơ điện, stato và rôto phối hợp với nhau để tạo ra chuyển động quay – quá trình chuyển đổi từ năng lượng điện sang cơ năng.

Stato đảm nhiệm vai trò tạo ra từ trường quay. Khi dòng điện xoay chiều đi qua hệ thống cuộn dây bên trong stato, nó sinh ra một từ trường quay liên tục. Tốc độ của từ trường này phụ thuộc vào tần số dòng điện và số cực của stato.
Rôto là phần chuyển động, nằm bên trong stato. Khi chịu tác động của từ trường quay từ stato, rôto xuất hiện dòng điện cảm ứng (theo nguyên lý cảm ứng điện từ). Dòng điện này tương tác với từ trường của stato, tạo ra lực điện từ và sinh ra mô-men xoắn, khiến rôto quay quanh trục của nó.

Tùy vào cấu tạo rôto (dây quấn hoặc lồng sóc), nguyên lý cảm ứng sẽ diễn ra khác nhau nhưng đều dẫn đến cùng một kết quả: chuyển động quay liên tục phục vụ cho truyền động cơ học.

Stato và rôto trong động cơ điện

Hướng dẫn cách quấn dây Stato

Bước 1: Đo kích thước lõi Stato
Dùng thước đo phần đáy và chiều dài lõi thép của stato. Kích thước thông dụng thường là đáy 2 cm, dài 6 cm.

Bước 2: Làm khuôn quấn
Chế tạo khuôn bằng nhôm hoặc sắt, độ dày mỏng để dây dễ vào khuôn và đẹp mắt. Gắn thêm miếng ốp để cố định khi quấn dây đồng.

Bước 3: Cắt giấy cách điện
Chuẩn bị giấy cách điện dài hơn chiều stato khoảng 2 mm, chiều rộng gấp ba lần phần đáy. Quấn giấy dọc theo đáy và gấp phần thừa vào trong để hỗ trợ đưa dây vào sau này.

Bước 4: Quấn dây đồng
Cố định khuôn giữa hai vỏ kẹp, dùng ê-tô giữ chắc và quấn dây đồng đều tay, tránh lỏng hoặc rối dây. Không nên quấn thủ công bằng tay để đảm bảo độ chặt và chính xác.

Bước 5: Đưa cuộn dây vào lõi stato
Gỡ phần giấy bên trong và từ từ đẩy cuộn dây vào vị trí. Thực hiện lần lượt các cuộn còn lại cho đến khi hoàn tất quá trình quấn dây vào stato.

Các loại rôto phổ biến trong động cơ điện

Rôto là bộ phận quay quan trọng trong động cơ điện, có nhiều loại khác nhau tùy theo kiểu động cơ và mục đích sử dụng. Dưới đây là các loại rôto thông dụng nhất hiện nay:

Rôto lồng sóc (dùng trong động cơ cảm ứng)

Rôto lồng sóc có cấu tạo từ các lá thép kỹ thuật điện ghép lại, bên trong là các thanh dẫn bằng nhôm hoặc đồng đặt song song và cách đều. Hai đầu thanh dẫn được nối với nhau bằng vòng ngắn mạch.
Ở các động cơ nhỏ, toàn bộ cụm rôto – gồm thanh dẫn, vòng ngắn mạch, cánh làm mát và tản nhiệt – thường được đúc liền khối, giúp tối ưu độ bền và hiệu suất.

Rôto lồng sóc

Rôto dây quấn (cũng dùng cho động cơ cảm ứng)

Loại rôto này có cấu tạo phức tạp hơn, gồm cuộn dây 3 pha quấn quanh lõi thép và nối với ba vành trượt gắn trên trục quay. Dòng điện truyền qua hệ thống chổi than tiếp xúc với vành trượt, cho phép điều chỉnh tốc độ động cơ qua điện trở ngoài.
Rôto dây quấn phù hợp với các ứng dụng yêu cầu mô-men xoắn khởi động cao hoặc điều khiển tốc độ linh hoạt.

Rôto dây quấn

Rôto cực lồi (trong động cơ đồng bộ)

Rôto cực lồi gồm một trục thép với các cực từ nổi rõ, quanh mỗi cực được quấn dây đồng cách điện. Dòng điện một chiều được cung cấp qua chổi than và vành trượt để tạo ra từ trường cố định. Loại rôto này thường dùng trong các máy phát điện công suất vừa và nhỏ có tốc độ thấp.

Rôto cực ẩn (trong động cơ đồng bộ tốc độ cao)

Rôto cực ẩn có thiết kế hình trụ chắc chắn, chế tạo từ thép khối với các rãnh bên trong để đặt dây quấn. Nhờ độ bền cơ học cao và khả năng hoạt động ổn định ở tốc độ từ 1500 đến 3000 vòng/phút, loại rôto này thường được sử dụng trong các nhà máy nhiệt điện, thủy điện và điện hạt nhân

Xu hướng công nghệ mới trong thiết kế Stator và Rotor

Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp điện, công nghệ sản xuất stator và rotor cũng đang có những bước tiến đáng kể nhằm nâng cao hiệu suất và tối ưu năng lượng.

Ứng dụng vật liệu tiên tiến

Các nhà sản xuất đang tích cực nghiên cứu và áp dụng vật liệu mới có tổn hao thấp, giúp giảm sinh nhiệt, tiết kiệm điện năng và kéo dài tuổi thọ động cơ. Thép kỹ thuật cao, hợp kim nhẹ và vật liệu composite là những lựa chọn được ưu tiên trong chế tạo stator và rotor hiện đại.

Tối ưu bằng công nghệ mô phỏng

Các công cụ thiết kế như mô phỏng 3D và phân tích phần tử hữu hạn (FEA) cho phép kỹ sư tinh chỉnh hình dạng, rãnh dẫn và kết cấu từ trường trong stator và rotor. Nhờ đó, hiệu suất truyền động được cải thiện rõ rệt, đồng thời giảm thiểu tổn thất từ và nhiễu điện.

Xu hướng tích hợp nam châm đất hiếm

Một xu hướng đáng chú ý là sử dụng nam châm vĩnh cửu đất hiếm trong rotor, giúp tăng mật độ từ thông, thu gọn kích thước động cơ và nâng cao hiệu suất tổng thể. Tuy nhiên, giá thành cao và nguồn cung hạn chế khiến công nghệ này chưa thể phổ biến rộng rãi trong mọi phân khúc.

Bộ stator và rotor thế hệ mới

Như vậy, Roto và stato là hai bộ phận cốt lõi trong bất kỳ động cơ điện nào. Hiểu rõ roto và stato là gì, cấu tạo, ứng dụng và nguyên lý hoạt động sẽ giúp bạn khai thác tối đa hiệu suất của thiết bị, đồng thời chủ động trong bảo trì và sửa chữa.

Tất cả các dòng bơm Vimex đang bán chạy và sẵn hàng

Nếu bạn đang tìm hiểu để lựa chọn động cơ điện phù hợp cho máy bơm, quạt công nghiệp, hoặc hệ thống cơ điện, hãy liên hệ ngay với đội ngũ kỹ thuật của Vimex để được tư vấn miễn phí!

Roto và Stato là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng trong động cơ điện