การเปรียบเทียบความเหมือนและความแตกต่างระหว่างมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรและมอเตอร์ซิงโครนัสรีลัคแทนซ์

มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM)และมอเตอร์เหนี่ยวนำแบบซิงโครนัสมีความสำคัญในแวดวงเทคโนโลยีมอเตอร์ยุคใหม่ แม้ว่ามอเตอร์เหล่านี้จะมีโครงสร้างที่จัดอยู่ในกลุ่มมอเตอร์เหนี่ยวนำ มอเตอร์ ครอบครัว มีความแตกต่างอย่างมากในหลักการออกแบบและการทำงาน รวมถึงพื้นที่ที่นำไปใช้

การออกแบบโครงสร้างและการเลือกใช้วัสดุ

มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร

ใน PMSM ส่วนใหญ่ โรเตอร์จะทำจากวัสดุแม่เหล็กถาวรแรร์เอิร์ธประสิทธิภาพสูง เช่น นีโอดิเมียม-เหล็ก-โบรอน (NdFeB) หรือซาแมเรียม-โคบอลต์ (SmCo) ซึ่งให้สนามแม่เหล็กที่แรงโดยไม่มีกำลังกระตุ้นภายนอกใดๆ สเตเตอร์ประกอบด้วยแกนเหล็กและขดลวดที่ส่งกระแสไฟฟ้าสลับสามเฟสเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กหมุน โดยปกติแล้วโครงสร้างโรเตอร์ของ PMSM จะเรียบง่าย ขนาดเล็ก และน้ำหนักเบา

มอเตอร์รีลักแตนซ์แบบซิงโครนัส

SynRM ส่วนใหญ่ใช้การกำหนดค่าโรเตอร์เฉพาะ ซึ่งโดยปกติจะเป็นแบบที่ไม่ซ้อนกัน ซึ่งเป็นวิธีทั่วไปในการลดการสูญเสียกระแสวนภายในโรเตอร์ ไม่มีแม่เหล็กถาวรบนโรเตอร์ แต่ใช้แรงบิดจากคุณสมบัติการต้านทานสูงของแผ่นเหล็กซิลิกอนแทน โครงสร้างของสเตเตอร์จะเหมือนกับ PMSM เกือบทั้งหมด: แกนเหล็กและขดลวด โครงสร้างโรเตอร์ SynRM ค่อนข้างซับซ้อน แม้ว่าจะมีต้นทุนน้อยกว่าการผลิตโรเตอร์ก็ตาม

หลักการทำงานและกลไกการทำงาน

มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร

หลักการทำงานของ PMSM นั้นโดยพื้นฐานแล้วจะขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กหนึ่งอย่าง เมื่อขดลวดบนสเตเตอร์ถูกกระตุ้น สนามแม่เหล็กหมุนที่เกิดขึ้นจะโต้ตอบกับสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรที่ติดตั้งอยู่บนโรเตอร์ จึงบังคับให้โรเตอร์หมุนตามแรงหมุนที่เกิดจากสนามแม่เหล็กหมุน ใน PMSM การควบคุมความเร็วรอบและแรงบิดที่เหมาะสมนั้นทำได้โดยการควบคุมความถี่ เฟส และแอมพลิจูดของกระแสสเตเตอร์ที่เหมาะสม

มอเตอร์รีลักแตนซ์แบบซิงโครนัส

มอเตอร์เหนี่ยวนำแบบซิงโครนัสเทียบกับแม่เหล็กถาวร ใน SynRM การให้พลังงานแก่ขดลวดสเตเตอร์จะสร้างสนามแม่เหล็กหมุนที่ทำให้แรงเหนี่ยวนำในโรเตอร์เปลี่ยนแปลงไป มอเตอร์จะปรับตำแหน่งโดยอัตโนมัติเพื่อลดแรงเหนี่ยวนำให้น้อยที่สุด จึงทำให้หมุนแบบซิงโครนัสกับสนามแม่เหล็กหมุนได้ SynRM ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของแรงเหนี่ยวนำในโรเตอร์เพื่อสร้างแรงบิด ดังนั้น ลักษณะแรงบิดส่วนใหญ่ของ SynRM จึงแตกต่างจากของ PMSM

ลักษณะการปฏิบัติงานและการวิเคราะห์ข้อดีและข้อเสีย

ประสิทธิภาพและการใช้พลังงาน

แม่เหล็กถาวรที่ใช้เป็นแหล่งสนามแม่เหล็กเป็นปัจจัยที่ทำให้ PMSM มีประสิทธิภาพสูงและใช้พลังงานต่ำ สำหรับความเร็วที่สูงขึ้นภายใต้เงื่อนไขโหลดที่กำหนด PMSM จะให้ประสิทธิภาพที่ดีกว่าโดยทั่วไป SynRM ต้องใช้แหล่งจ่ายกระแสไฟเพิ่มเติมเพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก จึงมีประสิทธิภาพน้อยกว่า PMSM เล็กน้อย อาจแตกต่างกันภายใต้เงื่อนไขโหลดบางส่วน เนื่องจาก SynRM สามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้ตามการปรับระดับกระแสไฟ

ประสิทธิภาพการควบคุมและการตอบสนองแบบไดนามิก

ความถี่ที่เปลี่ยนแปลงอย่างแม่นยำ เฟส และแอมพลิจูดของกระแสสเตเตอร์ ประสิทธิภาพสูง ช่วงความเร็วที่กว้าง และประสิทธิภาพที่ดีในการควบคุมความเร็วทำให้ PMSM ทำงานได้ ในทางกลับกัน การตอบสนองแบบไดนามิกทำให้มอเตอร์ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงโหลดใดๆ ได้อย่างง่ายดาย ซึ่งอาจไม่ได้ยิน แม้ว่า SynRM จะมีข้อเสียบางประการ เช่น ความเร็วที่ค่อนข้างต่ำและการตอบสนองแบบไดนามิกเมื่อเทียบกับ PMSM แต่กลยุทธ์การควบคุมที่จำเป็นก็ลดลงอย่างมาก ดังนั้นการออกแบบระบบควบคุมจึงค่อนข้างเรียบง่าย

ประสิทธิภาพการระบายความร้อนและความน่าเชื่อถือ

ประสิทธิภาพความร้อนและความน่าเชื่อถือ วัสดุแม่เหล็กถาวรของ PMSM ผลิตจากวัสดุแม่เหล็กถาวรหายากซึ่งมีประสิทธิภาพการต้านทานอุณหภูมิสูงค่อนข้างดี อันตรายคือความเสี่ยงในสภาพแวดล้อมอุณหภูมิสูงที่เกิดจากแม่เหล็กถาวรอ่อน นอกจากนี้ ยังมีโครงสร้างโรเตอร์ที่เรียบง่าย โครงสร้างทำให้ PMSM เชื่อถือได้มากขึ้น แม้ว่า SynRM จะมีโครงสร้างโรเตอร์ที่ซับซ้อนกว่า แต่ก็ยังมีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดี โดยการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิต่ำทำให้รักษาประสิทธิภาพที่ดีในอุณหภูมิสูงได้ นอกจากนี้ ต้นทุนวัสดุโรเตอร์ยังต่ำกว่า ทำให้ SynRM มีต้นทุนการผลิตที่ค่อนข้างถูก

แอพลิเคชันพื้นที่

เหตุผลหลักที่ PMSM ถูกนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายในแอปพลิเคชันระดับไฮเอนด์ในยานยนต์ไฟฟ้า การผลิตพลังงานลม และเครื่องมือเครื่องจักร ได้แก่ ประสิทธิภาพสูง ประสิทธิภาพการควบคุมความเร็วสูง และการตอบสนองแบบไดนามิกที่รวดเร็ว SynRM ถูกนำไปใช้ในพื้นที่ที่อ่อนไหวต่อต้นทุน เช่น เครื่องใช้ในครัวเรือนและอุปกรณ์อุตสาหกรรม ด้วยความเสถียรทางความร้อนสูงและการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิต่ำ SynRM จึงสามารถรักษาประสิทธิภาพที่ดีในอุณหภูมิสูงได้ ด้วยเหตุนี้ SynRM จึงถูกนำไปใช้ในสาขาพิเศษบางสาขา เช่น การบินและอวกาศ การขุดเจาะน้ำมัน และแผนกอื่นๆ

สรุป

มอเตอร์ซิงโครนัสรีลักแตนซ์และ PMSM แตกต่างกันมากในด้านการออกแบบโครงสร้าง หลักการทำงาน ประสิทธิภาพการทำงาน และพื้นที่การใช้งาน มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรมีประสิทธิภาพสูงกว่า ประสิทธิภาพการควบคุมความเร็วสูง และการตอบสนองแบบไดนามิกที่รวดเร็ว ดังนั้นจึงสามารถควบคุมตลาดระดับไฮเอนด์ได้ อย่างไรก็ตาม การใช้งานในสาขาที่คำนึงถึงต้นทุนจะได้รับความนิยมจากมอเตอร์ซิงโครนัสรีลักแตนซ์เนื่องจากมีราคาถูก มีเสถียรภาพทางความร้อนสูง และโครงสร้างที่เรียบง่าย จำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยหลายประการในการเลือกประเภทของมอเตอร์ โดยคำนึงถึงข้อกำหนดและสถานการณ์การใช้งานเฉพาะ เพื่อเลือกประเภทของมอเตอร์ที่เหมาะสมที่สุด ในอนาคต ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องในเทคโนโลยีและการขยายพื้นที่การใช้งาน มอเตอร์ทั้งสองประเภทจะมีความสำคัญมากขึ้นในสาขาที่เกี่ยวข้อง