มอเตอร์กระแสสลับแบบเรเดียลฟลักซ์ให้ประสิทธิภาพและข้อดีด้านบรรจุภัณฑ์บางประการ แต่ยังนำมาซึ่งปัญหาด้านความร้อนและความสามารถในการผลิตด้วย
ส่วนที่ 1 ของซีรีส์นี้ตรวจสอบมอเตอร์ตามแนวแกนฟลักซ์ (AFM) โดยละเอียด และเปรียบเทียบกับมอเตอร์ฟลักซ์แนวรัศมี (RFM) ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ส่วนที่ 2 ของคำถามที่พบบ่อยนี้ยังคงเป็นการสำรวจ AFM และ RFM ส่วนสุดท้ายของคำถามที่พบบ่อยนี้จะพิจารณาถึงปัญหาในโลกแห่งความเป็นจริงบางประการที่เกี่ยวข้องกับการนำ AFM มาใช้
ถาม: ปัจจัยใดที่อาจเร่งการเข้าซื้อ AFM
A: มีหลายปัจจัย ประการแรก มีการใช้งานต่างๆ เช่น EV ที่อาจได้รับประโยชน์จากประสิทธิภาพและบรรจุภัณฑ์ของ AFM เช่น EV นอกจากนี้ การออกแบบ AFM ยังได้รับความช่วยเหลืออย่างมากจากเครื่องมือ CAD/FEA ใหม่สำหรับการวิเคราะห์สนาม EM และเส้นทางฟลักซ์ ประสิทธิภาพของวัสดุ ความทนทานต่อข้อผิดพลาด ประสิทธิภาพด้านความร้อน และข้อควรพิจารณาอื่นๆ เทคนิคใหม่ๆ รวมถึงการใช้โลหะที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานในการผลิตแม่เหล็ก ทำให้เกิดความยืดหยุ่นในการผลิตแบบใหม่ สุดท้ายนี้ มีวิธีใหม่ในการประกอบชิ้นส่วนที่จำเป็นและการเคลือบชิ้นส่วนที่ไม่หมุนของมอเตอร์
ถาม: AFM มีวางจำหน่ายในหน่วยทั่วไปที่มีขนาด กำลัง และประสิทธิภาพที่ได้มาตรฐานเช่นเดียวกับ RFM หรือไม่
A: ไม่ มันไม่ใช่ แต่นั่นอาจไม่ใช่อุปสรรค การใช้งานที่มีศักยภาพในปริมาณมาก เช่น EV จะต้องมีการออกแบบ AFM แบบกำหนดเอง ซึ่งได้รับการปรับให้เหมาะสมที่สุดเพื่อตอบสนองความต้องการที่ผสมผสานกันเฉพาะตัว และจะมีปริมาณเพื่อรองรับการออกแบบและการผลิตแบบกำหนดเอง บริษัทหลายแห่งกำลังทำงานเกี่ยวกับแนวทางใหม่ในการออกแบบ AFM โดยอ้างว่า (หรืออย่างน้อยก็หวัง) ที่จะนำเสนอการออกแบบที่เหนือกว่าทั้งในแง่ของประสิทธิภาพ การผลิต และต้นทุน
ถาม: ใครคือผู้ให้บริการ AFM เหล่านี้บ้าง
A: มีบริษัทสตาร์ทอัพและผู้ขายรายย่อยจำนวนมากที่ทำงานสำคัญในด้านนี้:
Mercedes-Benz อ้างว่า AFM ที่ออกแบบโดย YASA ซึ่งเป็นบริษัทในเครือจะเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานมากกว่า 30% และให้ประโยชน์ในช่วง 5% เหนือ RFM ซึ่งโดยทั่วไปจะจ่ายไฟให้กับ EV ในตลาดมวลชน โรงงานเมอร์เซเดส-เบนซ์ในกรุงเบอร์ลินที่ได้รับการปรับปรุงใหม่จะสร้างมอเตอร์แบบฟลักซ์ตามแนวแกนสำหรับแพลตฟอร์ม AMG แบบไฟฟ้าเท่านั้นของผู้ผลิตรถยนต์ ความท้าทายหลักคือการปรับขั้นตอนการผลิตต่างๆ ในการประกอบ การผลิต และการเชื่อมให้เข้ากับการออกแบบใหม่ และเรียนรู้ที่จะจัดการกับวัสดุคอมโพสิตแม่เหล็กอ่อนที่พวกเขาใช้
Triaxial ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของ Magmax BV ในเบลเยียม ยังได้พัฒนา AFM ที่กำหนดเป้าหมายรถยนต์ไฟฟ้าและเครื่องบินขับเคลื่อนด้วยพลังงานไฟฟ้า (แท็กซี่ไฟฟ้า เครื่องบินขนาดเล็ก) มีการออกแบบแบบไม่มีแอกที่เป็นกรรมสิทธิ์ซึ่งอ้างว่ามีประสิทธิภาพมากกว่า น้ำหนักเบากว่า และผลิตได้ง่ายกว่า
Infinitum (Round Rock, TX) อ้างว่า AFM ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ขนาด 10 แรงม้าใช้ทองแดงน้อยลง 66% มีขนาดและน้ำหนัก 50% และใช้พลังงานน้อยกว่ามอเตอร์ RFM ที่เทียบเคียงได้ 10% นี่เป็นคำกล่าวอ้างที่น่าประทับใจสำหรับมอเตอร์ที่มีแรงม้าขนาดเล็ก
นอกเหนือจากการนำเสนอซอฟต์แวร์ CAD สำหรับการออกแบบมอเตอร์แล้ว ECM PCB Stator Tech (นีดแฮม รัฐแมสซาชูเซตส์) ยังพัฒนาแนวทางเฉพาะสำหรับสเตเตอร์อีกด้วย แทนที่จะใช้คอยล์พันแผล พวกเขากำลังตรวจสอบ AFM ด้วยสเตเตอร์โดยใช้แผงวงจรพิมพ์แบบแกนอากาศ สเตเตอร์ PCB ของ ECM แทนที่ขดลวดทองแดงที่พบในเครื่องจักรไฟฟ้าทั่วไปด้วยสเตเตอร์ที่บางเป็นพิเศษ ซึ่งช่วยประหยัดพื้นที่และให้ความยืดหยุ่นในการออกแบบ การเพิ่มประสิทธิภาพ และการผลิตที่มากขึ้น
โปรดทราบว่าผู้ผลิต RFM ที่จัดตั้งขึ้นไม่ได้เพิกเฉยต่อความท้าทายที่เกิดขึ้นจาก AFM ตัวอย่างเช่น Magnetic Innovations อ้างว่าการปรับปรุง RFM ทำให้สามารถแข่งขันกับ AFM ได้ในขณะที่ใช้กระบวนการผลิตที่มีต้นทุนต่ำที่มีอยู่
ถาม: Tesla เป็นผู้ใช้มอเตอร์รายใหญ่ พวกเขาใช้ประเภทไหน และเป็น AFM หรือไม่?
A: Tesla EV ส่วนใหญ่ใช้มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร AC ระบายความร้อนด้วยของเหลว พร้อมไดรฟ์ความถี่แปรผันสำหรับด้านหลัง และมอเตอร์เหนี่ยวนำ AC ซึ่งระบายความร้อนด้วยของเหลวเช่นกันและมีไดรฟ์ความถี่แปรผันสำหรับไดรฟ์ด้านหน้า มอเตอร์ทั้งสองไม่ใช่ AFM แม้ว่าจะมีรายงานว่ากำลังสำรวจการใช้งานก็ตาม
AFM อาจอนุญาตให้ติดตั้งมอเตอร์ในชุดล้อซึ่งมีข้อดีด้านการออกแบบและการผลิตอยู่บ้าง แต่การทำเช่นนี้ยังเพิ่มน้ำหนักที่ยังไม่ได้สปริง ซึ่งจะทำให้การควบคุมยานพาหนะ ความสะดวกสบายในการขับขี่ และด้านการควบคุมอื่น ๆ ลดลง
ถาม: สุดท้ายนี้ อะไรคือไดรฟ์ไฟฟ้าสำหรับ AFM เมื่อเทียบกับ RFM
A: มีการใช้ระบบอิเล็กทรอนิกส์ของไดรฟ์ความถี่แปรผัน (VFD) แบบเดียวกัน แต่อัลกอริธึมของไดรฟ์ได้รับการปรับแต่งใหม่เล็กน้อยเพื่อให้มีประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน VFD ยุคแรกๆ ล้วนเป็นอนาล็อก แต่ส่วนใหญ่ล้าสมัยไปแล้วโดยดิจิทัลที่ควบคุมโดยโปรเซสเซอร์ VFD จะสร้างคลื่นคล้ายไซน์แบบดิจิทัลจากกระแสพัลส์ความถี่ที่สูงกว่าและการมอดูเลตความกว้างพัลส์ (PWM) (รูป 1- นอกจากนี้ VFD ยังปรับการขึ้นและลงของลำดับการเปิดและปิดเครื่อง เพื่อลดกระแสกระชาก ไฟกระชาก การสั่นสะเทือน และความเสียหายจากแรงกระแทกที่อาจเกิดขึ้นกับมอเตอร์หรือโหลดของมอเตอร์
VFD จะตั้งค่า ควบคุม และเปลี่ยนความถี่ของคลื่นไซน์นี้ตามสิ่งที่มอเตอร์ถูกเรียกใช้ จากนั้นแอมพลิฟายเออร์ใน VFD จะเพิ่มสัญญาณไซน์นี้เป็นแรงดันและกระแสที่จำเป็นในการจ่ายไฟให้กับมอเตอร์ ความถี่พาหะของ VFD คือความถี่ของการสลับ PWM และโดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 2 kHz ถึง 20 kHz
จากนั้นเอาต์พุต PWM ความถี่สูงนี้จะใช้เพื่อสร้างคลื่นไซน์ความถี่ต่ำและให้เอาต์พุตความถี่ตัวแปรไปยังมอเตอร์ โดยทั่วไปความถี่นี้จะมีช่วง 0 Hz ถึง 400 Hz ขนาดทางกายภาพและบรรจุภัณฑ์ของ VFD เอนกประสงค์สำหรับการใช้งานอุตสาหกรรมแบบติดตั้งถาวรมีตั้งแต่กล่องขนาดเล็กไปจนถึงตู้ขนาดใหญ่ ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และระดับพลังงานที่ต้องการ (รูป 2).
ในทางตรงกันข้าม ไดรฟ์ VFD สำหรับการใช้งานพิเศษ เช่น มอเตอร์ EV หรือมอเตอร์จะเป็นการออกแบบที่กำหนดเองพร้อมคุณสมบัติและประสิทธิภาพที่เข้ากันอย่างลงตัวกับ RFM หรือ AFM เฉพาะที่ใช้ เช่นเดียวกับข้อบังคับด้านความปลอดภัยของยานยนต์และสภาพแวดล้อมในการทำงานหลายประการ นอกจากนี้ บรรจุภัณฑ์ยังได้รับการออกแบบให้เหมาะสมกับพื้นที่และตำแหน่งที่มีอยู่ในยานพาหนะ ตลอดจนจัดการกับปัญหาด้านความร้อนและอุณหภูมิสุดขั้วของยานพาหนะ
เนื้อหาที่เกี่ยวข้องกับ EE World
มอเตอร์ไร้แปรงถ่านและป้ายชื่อมอเตอร์
การวินิจฉัยตามขอบเขตของตัวขับมอเตอร์สามเฟส
เหตุใดคุณจึงไม่จำเป็นต้องใช้ไดรฟ์แบบปรับความเร็วได้เพื่อเปลี่ยนความเร็วของพัดลม
คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับมอเตอร์ฉุด ตอนที่ 1
คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับมอเตอร์ฉุด ตอนที่ 2
คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับมอเตอร์ฉุด ตอนที่ 3
ไดรฟ์แบบ Unipolar และ Bipolar สำหรับสเต็ปเปอร์มอเตอร์ ส่วนที่ 1: หลักการ
ไดรฟ์ Unipolar และ Bipolar สำหรับสเต็ปเปอร์มอเตอร์ ตอนที่ 2: ข้อดีข้อเสีย
ไดรฟ์ Unipolar และ Bipolar สำหรับสเต็ปเปอร์มอเตอร์ ตอนที่ 3: ไอซีไดรฟ์
คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับเซอร์โวมอเตอร์: ตอนที่ 1
คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับเซอร์โวมอเตอร์: ตอนที่ 2
การอ้างอิงภายนอก
มหาวิทยาลัยแห่งรัฐไอโอวา “ลักษณะมอเตอร์”
YASA “Axial flux: อนาคตของการขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้าสมรรถนะสูง”
วิศวกรรม E-Mobility “มอเตอร์ฟลักซ์ตามแนวแกน”
Stanford Magnets "ภาพรวมของ Axial Flux Motor และ Axial Flux Motor Magnet"
Magnet Academy, National Mag Lab, “ดาเวนพอร์ต มอเตอร์ – 1834”
Eaton “เหตุใดความหนาแน่นของแรงบิดจึงมีความสำคัญต่อการออกแบบเครื่องจักร”
ขอบฟ้า เทคโนโลยี, “การออกแบบมอเตอร์ไฟฟ้า: ฟลักซ์แนวรัศมีเทียบกับแนวแกนและแนวขวาง”
BV แบบสามแกน, “มอเตอร์ฟลักซ์ตามแนวแกนเทียบกับมอเตอร์ฟลักซ์เรเดียล: การมุ่งเน้นที่การวางแนวสนามแม่เหล็ก”
Triaxial BV, “เหตุใดมอเตอร์ไฟฟ้าทั้งหมดจึงไม่ใช่ Axial Flux (ยัง)?”
นวัตกรรมแม่เหล็ก “มอเตอร์แม่เหล็กถาวรฟลักซ์รัศมีคืออะไร”
ที่จัดเก็บได้ "Tesla ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าอะไร"
Tesla “ระบบย่อย: ประเภทมอเตอร์และข้อมูลจำเพาะ”
European Journal of Electrical Engineering, มิถุนายน 2014, “การสร้างแบบจำลองแม่เหล็กของมอเตอร์แม่เหล็กถาวรเรเดียล-ฟลักซ์และแนวแกน-ฟลักซ์สำหรับยานยนต์ขับเคลื่อนโดยตรง ข้อมูลจำเพาะและการเปรียบเทียบ”
ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Oak Ridge “การเปรียบเทียบเครื่องโรเตอร์เรเดียลและฟลักซ์ตามแนวแกนด้านนอกสำหรับการใช้งานในยานพาหนะไฟฟ้า”
Kilowatt Classroom LLC, “ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับไดรฟ์ความถี่ตัวแปร”
VFDS.org, “ไดรฟ์ความถี่ตัวแปร”