พี.เอ็ม.มอเตอร์สหรือที่เรียกกันทั่วไปว่ามอเตอร์แม่เหล็กถาวรมีบทบาทในการใช้งานทางอุตสาหกรรม ในทางตรงกันข้าม มอเตอร์ PM จะมีแม่เหล็กอยู่ภายในมอเตอร์เหนี่ยวนำ (IM) ติดอยู่กับโรเตอร์เพื่อสร้างสนามระหว่างการทำงาน วัตถุประสงค์ของบทความนี้คือเพื่อให้เข้าใจแนวคิด หลักการ และองค์ประกอบสำคัญที่เกี่ยวข้องกับมอเตอร์ PM
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างมอเตอร์ PM และมอเตอร์เหนี่ยวนำอยู่ที่วิธีการสร้างสนามแม่เหล็ก มอเตอร์เหนี่ยวนำอาศัยสนามหมุนที่เกิดจากขดลวดสเตเตอร์เพื่อเหนี่ยวนำกระแสในโรเตอร์ ซึ่งจะโต้ตอบกับสนามสเตเตอร์เพื่อสร้างแรงผลักดัน คุณลักษณะเด่นของมอเตอร์เหนี่ยวนำคือ จำเป็นต้องมีความเร็วที่แตกต่างกันระหว่างโรเตอร์และสนามแม่เหล็กเพื่อเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้า ทำให้เหมาะสำหรับใช้ร่วมกับไดรฟ์ความถี่แปรผัน (VFD) เพื่อควบคุมความเร็ว
มอเตอร์แม่เหล็ก (PM) จะสร้างสนามแม่เหล็กภายในโรเตอร์ โดยไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อฟลักซ์ผ่านสนามสเตเตอร์ การกำหนดค่านี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในแอปพลิเคชันที่ต้องการการควบคุมความเร็ว มอเตอร์แม่เหล็กถาวรจัดประเภทเป็นมอเตอร์แม่เหล็กถาวรพื้นผิว (SPM) และมอเตอร์แม่เหล็กถาวรภายใน (IPM) ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของแม่เหล็ก ประเภทเหล่านี้แตกต่างกันในแง่ของความทนทาน กำลังแม่เหล็ก และคุณลักษณะทางแม่เหล็กไฟฟ้า
เพื่อให้เข้าใจการทำงานของมอเตอร์ PM สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมโยงฟลักซ์ฟลักซ์และสนามแม่เหล็ก
เมื่อกระแสไหลผ่านตัวนำ มันจะสร้างสนามไฟฟ้า ฟลักซ์คือการวัดการเคลื่อนที่ของลักษณะเฉพาะเหนือพื้นที่ ในฟลักซ์ของมอเตอร์จะบ่งบอกว่าสนามแม่เหล็กขยายตัวอย่างรวดเร็วทั่วพื้นผิวสายไฟ
เมื่อสนามแม่เหล็กทำปฏิกิริยากับวัสดุ เช่น ผ่านการเชื่อมโยงฟลักซ์ของคอยล์เกิดขึ้น ซึ่งคำนวณตามจำนวนรอบในการพันของขดลวดและฟลักซ์แม่เหล็กซึ่งมักแสดงด้วยสัญลักษณ์ ϕ เพื่อระบุค่าของฟลักซ์เมื่อเวลาผ่านไป สมการที่ใช้ในการคำนวณการเชื่อมโยงฟลักซ์คือ แล = N × ϕ โดยที่ แล หมายถึงการเชื่อมโยงฟลักซ์ N หมายถึงจำนวนรอบ และ ϕ หมายถึงฟลักซ์
สนามแม่เหล็กแสดงให้เห็นว่าแม่เหล็กเคลื่อนที่ภายในช่องว่างของตัวนำอย่างไร ในมอเตอร์แม่เหล็กแม่เหล็กจะอยู่บนตำแหน่ง ติดบนพื้นผิวโรเตอร์เพื่อสร้างสนาม
เมื่อพูดถึงคุณลักษณะของมอเตอร์ PM สิ่งสำคัญคือต้องคำนึงถึงความเหนี่ยวนำและ EMF เป็นแนวคิด
ตัวเหนี่ยวนำ (L): ตัวเหนี่ยวนำถูกกำหนดให้เป็นค่าคงที่สัดส่วนของแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำเมื่อกระแสเปลี่ยนแปลง กล่าวอีกนัยหนึ่ง การเหนี่ยวนำคือการเชื่อมโยงฟลักซ์ต่อหน่วยกระแส เป็นคุณสมบัติทางเรขาคณิตที่เกี่ยวข้องกับเส้นทางของกระแสน้ำและวัดเป็นเฮนรี่ (H) ในมอเตอร์ PM ตัวเหนี่ยวนำสามารถแบ่งออกเป็นตัวเหนี่ยวนำแกน d และตัวเหนี่ยวนำแกน q ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของโรเตอร์และขั้วแม่เหล็ก
EMF ด้านหลัง: EMF ด้านหลังหมายถึงแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในขดลวดสเตเตอร์เนื่องจากการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กของโรเตอร์กับขดลวดสเตเตอร์ระหว่างการหมุนของมอเตอร์ ในมอเตอร์ PM สนามแม่เหล็กของโรเตอร์ถูกสร้างขึ้นโดยแม่เหล็กถาวร ดังนั้นตราบใดที่โรเตอร์เคลื่อนที่ แรงดันไฟฟ้าจะถูกเหนี่ยวนำให้เกิดในขดลวดสเตเตอร์ EMF ด้านหลังจะเพิ่มขึ้นเชิงเส้นตามความเร็วของมอเตอร์ และเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดความเร็วการทำงานสูงสุดของมอเตอร์
แกน d และแกน q เป็นแกนหลักสองแกนที่ใช้อธิบายคุณลักษณะทางแม่เหล็กไฟฟ้าของมอเตอร์ PM
แกน d (แกนตรง): ซึ่งสอดคล้องกับทิศทางฟลักซ์หลักของมอเตอร์ ตัวเหนี่ยวนำแกน d สอดคล้องกับค่าตัวเหนี่ยวนำเมื่อฟลักซ์ผ่านขั้วแม่เหล็ก
แกน q (แกนสี่เหลี่ยมจัตุรัส): ซึ่งสอดคล้องกับทิศทางการสร้างแรงบิดหลักของมอเตอร์ ตัวเหนี่ยวนำแกน q สอดคล้องกับค่าตัวเหนี่ยวนำเมื่อฟลักซ์ไหลระหว่างขั้วแม่เหล็ก
สำหรับมอเตอร์ PM แม่เหล็กภายใน ค่าตัวเหนี่ยวนำแกน d และแกน q จะแตกต่างกันเนื่องจากการมีอยู่ของแม่เหล็กจะลดวัสดุแกนกลางตามแนวแกน d ซึ่งส่งผลต่อการเหนี่ยวนำ ในทางตรงกันข้าม มอเตอร์ PM พื้นผิวมีค่าการเหนี่ยวนำแกน d และแกน q เกือบเท่ากัน เนื่องจากแม่เหล็กอยู่ที่ด้านนอกของโรเตอร์ และไม่ส่งผลกระทบต่อการเชื่อมต่อของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์กับแกน
ความเด่นชัดของสนามแม่เหล็กอธิบายความแปรผันของความเหนี่ยวนำของแกน d และแกน q ที่ตำแหน่งโรเตอร์ที่แตกต่างกัน คุณลักษณะนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการออกแบบและการเพิ่มประสิทธิภาพมอเตอร์ PM โดยทั่วไป ความเค็มของสนามแม่เหล็กจะถึงจุดสูงสุดที่มุมไฟฟ้า 90 องศา ซึ่งความแตกต่างระหว่างความเหนี่ยวนำของแกน q และแกน d นั้นมากที่สุด
แรงบิดแม่เหล็กและแรงบิดฝืนเป็นองค์ประกอบหลักสองประการของแรงบิดที่เกิดจากมอเตอร์ PM แรงบิดแม่เหล็กเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาระหว่างฟลักซ์แม่เหล็กของโรเตอร์กับกระแสของขดลวดสเตเตอร์ ในขณะที่แรงบิดฝืนเกิดขึ้นจากการจัดแนวแกนโรเตอร์กับสนามฟลักซ์ของสเตเตอร์ การรวมกันของทั้งสองนี้จะกำหนดแรงบิดเอาท์พุตของมอเตอร์
ในมอเตอร์ PM ค่าความเหนี่ยวนำของแกน d และแกน q จะลดลงเมื่อกระแสโหลดเพิ่มขึ้น ปรากฏการณ์นี้เกิดจากการอิ่มตัวของแม่เหล็กของวัสดุแกนกลาง เมื่อฟลักซ์ถึงระดับหนึ่ง ความเหนี่ยวนำของแกนจะไม่เพิ่มขึ้นอีกต่อไปและอาจลดลงด้วยซ้ำ
การทำให้ฟลักซ์อ่อนตัวลงเป็นวิธีการในการลดสนามฟลักซ์เพื่อลด EMF ด้านหลังลง ทำให้มอเตอร์ทำงานที่ความเร็วสูงขึ้น โดยทั่วไปการดำเนินการนี้ต้องใช้กระแสไฟฟ้าของมอเตอร์เพิ่มเติม และด้วยการปรับทิศทางกระแสบนแกน d มอเตอร์จึงสามารถสลับระหว่างการเสริมฟลักซ์หรือการลดกำลังลง เพื่อตอบสนองความต้องการในการปฏิบัติงานที่แตกต่างกัน
มอเตอร์ PM สามารถจำแนกได้เป็นประเภทแม่เหล็กภายในและประเภทแม่เหล็กพื้นผิวตามโครงสร้าง โครงสร้างแต่ละประเภทมีข้อดีและข้อเสีย และตัวเลือกการออกแบบเฉพาะมักขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการใช้งาน ตัวอย่างเช่น มอเตอร์แม่เหล็กภายในซึ่งมีแม่เหล็กฝังอยู่ภายในโรเตอร์ มีความแข็งแรงเชิงกลสูงกว่าและเหมาะสำหรับการทำงานที่ความเร็วสูง ในขณะที่มอเตอร์แม่เหล็กบนพื้นผิวนั้นผลิตได้ง่ายกว่าและมีต้นทุนที่ต่ำกว่า
วัสดุแม่เหล็กที่ใช้ในมอเตอร์ PM ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของมอเตอร์ วัสดุแม่เหล็กถาวรที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ โบรอนเหล็กนีโอดิเมียม (NdFeB) และซาแมเรียมโคบอลต์ (SmCo) ซึ่งแสดงคุณลักษณะที่แตกต่างกันในแง่ของประสิทธิภาพของแม่เหล็กและความต้านทานต่ออุณหภูมิสูง ดังนั้นการเลือกวัสดุแม่เหล็กที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญในการออกแบบมอเตอร์ ขึ้นอยู่กับสถานการณ์การใช้งานเฉพาะ
ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีไดรฟ์ ไดรฟ์ AC สมัยใหม่สามารถบรรลุการควบคุมแบบวงปิดและการตรวจจับตัวเอง ด้วยการตรวจจับและติดตามตำแหน่งขั้วของมอเตอร์ ตัวขับเคลื่อนจะสามารถปรับแรงบิดเอาท์พุตและประสิทธิภาพของมอเตอร์ให้เหมาะสมที่สุด วิธีการควบคุมนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในเซอร์โวมอเตอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่ต้องการการควบคุมตำแหน่งที่แม่นยำและการตอบสนองด้วยความเร็วสูง
เซอร์โวมอเตอร์มักจะใช้การออกแบบ PM ภายในและจับคู่กับแอมพลิฟายเออร์เฉพาะ การผสมผสานนี้ได้รับการปรับปรุงและปรับแต่งโดยผู้ผลิต ทำให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพการทำงานสูงสุด ในการใช้งานจริง เซอร์โวมอเตอร์มักใช้ในเครื่องจักร CNC หุ่นยนต์ และอุปกรณ์ระบบอัตโนมัติ
แม้ว่าจะเรียกว่า "แม่เหล็กถาวร" แต่วัสดุเหล่านี้ไม่ได้ถาวรอย่างแท้จริง อำนาจแม่เหล็กอาจอ่อนลงหรือล้มเหลวเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของสภาวะภายนอก เช่น ความเค้นทางกล อุณหภูมิสูง หรือการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่รุนแรง
ความเครียดทางกล: แม่เหล็กถาวรอาจสูญเสียความเป็นแม่เหล็กเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างภายในเมื่อถูกกระแทกหรือตกหล่นอย่างรุนแรง
ผลกระทบของอุณหภูมิที่มีต่อวัสดุก็คือ แต่ละอุณหภูมิจะมีอุณหภูมิที่เรียกว่า “อุณหภูมิคูรี” ซึ่งจะหยุดความเป็นแม่เหล็ก
คุณสมบัติทางแม่เหล็กของแม่เหล็กอาจได้รับผลกระทบจากการรบกวน ซึ่งอาจนำไปสู่การสูญเสียความเป็นแม่เหล็กได้
ดังนั้นจึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องพิจารณาแง่มุมของการล้างอำนาจแม่เหล็กเหล่านี้และรวมเอากลยุทธ์ต่างๆ ในการพัฒนาและใช้งานมอเตอร์ PM
X.Enneng:การพัฒนามอเตอร์แม่เหล็กถาวรประสิทธิภาพสูงที่ก้าวหน้า
เอนเนิงซึ่งเป็นบริษัทชื่อ ENPMSM ดำเนินธุรกิจเป็นซัพพลายเออร์มอเตอร์แม่เหล็กในเมืองชิงเต่า ประเทศจีน พวกเขาเชี่ยวชาญในการผลิตมอเตอร์แม่เหล็กประเภทต่างๆ รวมถึงรุ่นมาตรฐาน รุ่นทั่วไป และรุ่นสั่งทำพิเศษ โดยมีให้เลือกทั้งแบบขับเคลื่อนและแบบไม่มีเกียร์ มอเตอร์เหล่านี้ใช้ในอุตสาหกรรมหลายประเภท เช่น โรงไฟฟ้า โลหะวิทยา เคมีภัณฑ์ เหมืองแร่ และแหล่งน้ำมัน เอนเนิง มีชื่อเสียงในด้านนวัตกรรมและมีทีมวิจัยและพัฒนาที่ได้รับสิทธิบัตรทางเทคนิค ความมุ่งมั่นในการพัฒนาความก้าวหน้าทำให้พวกเขาได้รับการยอมรับว่าเป็นหนึ่งใน “ร้อยองค์กรนวัตกรรม” ที่โดดเด่นในชิงเต่า
มอเตอร์ PM ได้รับการยอมรับในด้านประสิทธิภาพและความแม่นยำ ทำให้เป็นที่ต้องการอย่างมากในการใช้งานของผู้บริโภค การทำความเข้าใจหลักการและแนวคิดของมอเตอร์เหล่านี้ถือเป็นสิ่งสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบและรับประกันประสิทธิภาพ เมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้าไป การใช้งานมอเตอร์ PM ก็คาดว่าจะขยายตัว ซึ่งมีส่วนสำคัญต่อระบบไฟฟ้า