1. Định hướng nghiên cứu
* Mục đích
- Nghiên cứu làm chủ công nghệ lõi cho những ứng dụng quan trọng là nền tảng cho phát triển công nghệ đất nước.
- Nghiên cứu theo định hướng ứng dụng theo yêu cầu của thực tế, lắng nghe yêu cầu thực tế của doanh nghiệp và đồng hành cùng doanh nghiệp đưa công nghệ vào sản phẩm.
* Mục tiêu
- Làm chủ nghiên cứu thiết kế chế tạo động cơ điện: Động cơ điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu (Permanent magnet synchronous motor: PMSM), động cơ không chổi than (Brushless direct current motor: BLDC), động cơ không đồng bộ (Induction motor: IM)
- Làm chủ nghiên cứu thiết kế khớp nối thông minh (smart actuator) và robot cộng tác (Collaborative robot)
- Làm chủ nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống điện tử công suất (các bộ biến đổi điện tử công suất: DC/DC converter, AC/DC, DC/AC inverter…): Bộ inverter cho điều khiển động cơ, hệ thống sạc nhanh cho ô tô điện, hệ powertrain cho ô tô điện…
- Làm chủ nghiên cứu công nghệ tự động di chuyển: Ứng dụng trong công nghiệp robot như robot tự hành phục vụ, robot tự hành vận chuyển hàng trong công nghiệp…hoặc ứng dụng cho xe điện tự hành.
2. Giới thiệu Phòng Cơ điện tử
2.1. Nghiên cứu phát triển động cơ điện
Động cơ điện và hệ thống điện tử công suất là trái tim của tất cả các hệ thống truyền động điện, chúng là công nghệ lõi của các sản phẩm công nghiệp như sau: thiết bị gia dụng, thiết bị CNTT, thiết bị văn phòng, thiết bị y tế, máy công nghiệp, ứng dụng xe cộ, robot, máy phát điện, công nghiệp quốc phòng... Đây là nền tảng phát triển nền công nghiệp và khoa học kỹ thuật hiện đại, là công nghệ lõi không thể thiếu trong trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0.
Ứng dụng của động cơ điện
Phòng Cơ điện tử hiện đang tập trung chủ lực vào hướng phát triển động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) và động cơ không đồng bộ cảm ứng (Induction motor) cụ thể như sau:
- Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM): Động cơ sử dụng nam châm vĩnh cửu làm từ trường kích từ, có ưu thế là hiệu năng cao, mật độ công suất lớn, đảm bảo được yêu cầu đặc tính khắt khe của các ứng dụng nâng cao.
- Động cơ điện cảm ứng ba pha (Induction motor): Là động cơ điện phổ biến nhất trong công nghiệp hiện nay, với ưu thế về giá thành gia công chế tạo thấp hơn PMSM, khả năng chịu quá tải lớn.
2.2. Nghiên cứu phát triển hệ điện tử công suất
Lĩnh vực điện tử công suất ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, để có sản phẩn công nghệ hoàn chỉnh (hệ điện tử công suất hoàn chỉnh) thì không thể thiếu kỹ thuật điện tử công suất. Hình 2 biểu diễn các hệ điện tử công suất dựa trên nền tảng là kỹ thuật điện tử công suất, vì vậy đây cũng chính là công nghệ lõi trong công nghiệp.
Kỹ thuật điện tử công suất là sự kết hợp của nhiều lĩnh vực công nghệ: Kỹ thuật điện, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật điều khiển, công nghệ lập trình.
Hệ thống điện tử công suất
Phòng Cơ điện tử đang tập trung nghiên cứu phát triển các bộ chuyển đổi hiệu năng cao và nghiên cứu phát triển robot cộng tác cụ thể như sau:
- Nghiên cứu thiết kế hệ thống trạm sạc nhanh, hiệu suất cao cho ô tô điện
- Nghiên cứu phát triển robot công tác thông minh (collaborative robot)
2.3. Nghiên cứu phát triển công nghệ Autonomous
Tập trung nghiên cứu phát triển và làm chủ công nghệ autonomous ứng dụng công nghiệp như xe điện tự hành, robot tự hành trong công nghiệp…
Ứng dụng của kỹ thuật autonomous
3. Các chương trình và các đề tài nghiên cứu
3.1. Lĩnh vực nghiên cứu phát triển động cơ điện
a. Dự án hợp tác nghiên cứu chung trong khuôn khổ dự án ODA 1
- Đơn vị phối hợp: Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc (KIST)
- Chủ nhiệm đề tài:
+ Phía viện KIST: Dr. Lee Yong-Bok
+ Phía viện VKIST: Phạm Duy Học
- Chủ đề nghiên cứu: Nghiên cứu phát triển động cơ PMSM 13kW cho ô tô điện cơ nhỏ
- Kết quả đề tài: Mẫu động cơ 13kW do phòng Cơ điện tử thiết kế, đạt hiệu suất thực tế trên 92%
Hệ thử nghiệm đặc tính động cơ PMSM 13kW
Kết quả thử nghiệm
b. Dự án hợp tác nghiên cứu chung trong khuôn khổ dự án ODA 2
- Đơn vị phối hợp: Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc (KIST)
- Chủ nhiệm đề tài: Phạm Duy Học
- Chủ đề nghiên cứu: Nghiên cứu phát triển động cơ PMSM 300W và bộ điều khiển cho khớp robot cộng tác
- Kết quả nghiên cứu:
Mẫu động cơ 300W cho khớp robot cộng tác
Hệ thống dynamometer thử nghiệm đặc tính động cơ 300W
Sơ đồ khối điều khiển động cơ
Encoder tuyệt đối phản hồi tốc độ
c. Đề tài cấp Bộ
- Chủ nhiệm đề tài: Phạm Duy Học
- Chủ đề nghiên cứu: Nghiên cứu phát triển công cụ tính toán, mô phỏng cho thiết kế động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM)
- Kết quả nghiên cứu:
Chúng tôi đã phát triển công cụ cho thiết kế động cơ điện đồng bộ nam châm vĩnh cứu và đã kiếm chứng tính hữu dụng của công cụ qua thiết kế mẫu động cơ 13kW PMSM (hợp tác với KIST). Đặc biệt, đây là công cụ thiết kế động cơ PMSM đầu tiên tại Việt Nam, từ đó mở ra cánh cửa cho sự phát triển của các loại động cơ điện khác. Hiện tại, phần mềm công cụ thiết kế được sử dụng để phát triển động cơ PMSM 2,2kW cho máy nén khí nhỏ của máy điều hòa trong phòng và động cơ PMSM 300W cho khớp nối của robot cộng tác.
Co-simulation cho nghiên cứu và phát triển động cơ
3.2. Lĩnh vực nghiên cứu phát triển bộ biến đổi công suất
a. Đề tài cấp Bộ
- Đơn vị phối hợp: Viện kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa – Đại học Bách khoa Hà Nội
- Chủ nhiệm đề tài: TS. Nguyễn Kiên Trung
- Chủ đề nghiên cứu: Nghiên cứu thiết kế trạm sạc nhanh cho ô tô điện
Sơ đồ nguyên lý trạm sạc
3.3. Lĩnh vực nghiên cứu tự động di chuyển
a. Dự án hợp tác nghiên cứu với KIST
- Đơn vị phối hợp: Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc (KIST)
- Chủ nhiệm đề tài:
+ Phía viện KIST: Dr. Kim ShoonKyum
+ Phía viện VKIST: Phạm Duy Học
- Chủ đề nghiên cứu: Phát triển phần mềm điều khiển cho robot tự hành Omnidirectional mobile robot trên nền tảng ROS
b. Dự án hợp tác nghiên cứu Nghị định thư
- Đơn vị phối hợp: Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc (KIST)
- Chủ nhiệm đề tài:
+ Phía viện KIST: Dr. Kim ShoonKyum
+ Phía viện VKIST: Phạm Duy Học
- Chủ đề nghiên cứu: Nghiên cứu phát triển công nghệ robot tự hành cho ứng dụng chở hàng trong công nghiệp
3.4. Lĩnh vực nghiên cứu ô tô điện đô thị
Đề tài cấp cơ sở về điều tra thị trường
- Đơn vị phối hợp: Tập đoàn Mai Linh
- Chủ nhiệm đề tài: Phạm Duy Học
- Chủ đề nghiên cứu: Nghiên cứu, khảo sát tính khả thi về mức độ tiếp nhận xe điện hai chỗ tại Việt Nam
4. Cơ sở vật chất
4.1. Trung tâm gia công chế tạo
Mục tiêu gia công chế tạo các mẫu sản phẩm nghiên cứu, trung tâm chế tác thuộc phòng Cơ điện tử được trang bị nhưng máy cơ bản sau: Máy CNC trung tâm, máy tiện, máy mài, máy phay, máy cắt dây, máy đục lỗ, máy đô CMM,…
Toàn cảnh xưởng gia công chế tạo
Một số loại máy móc trong xưởng
4.2. Phòng thử nghiệm điện tử
Phòng thí nghiệm được trang bị các thiết bị hiện đại để thiết kế, đo kiểm mạch điện tử, điện tử công suất như: máy phân tích logic; máy phân tích tín hiệu; máy đo LCR; Memory HiCODER; máy hiện sóng; máy tạo sóng chuẩn; máy tạo nguồn cống suất cao; máy tạo nguồn DC, AC…
Các phần mềm chuyên dụng cho nghiên cứu thiết kế: Jmag, Matlab, Psim, Inventor…
Phòng thử nghiệm điện tử
