เทคโนโลยีแม่เหล็กถาวรในมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร

PMSM มีระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมที่แข็งแกร่งเนื่องจากมอเตอร์ประเภทนี้มีประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือสูง การใช้งานจำนวนมาก เช่น แขนหุ่นยนต์ สายพานลำเลียง และเครื่อง CNC ที่ใช้ PMSM มอบแรงบิดที่แม่นยำและสม่ำเสมอ จึงรักษาการทำงานที่ราบรื่นและแม่นยำได้ ในแง่นี้ หมายความว่า PMSM มีประสิทธิภาพมาก ดังนั้น การใช้พลังงานโดย PMSM จึงใช้พลังงานน้อยลง นั่นเป็นเพราะเป็นจุดแข็งทางอุตสาหกรรมที่ทุกอย่างยังคงต่อเนื่อง

มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร-PMSM ลักษณะและฟังก์ชันของแม่เหล็กถาวร

โดยทั่วไปแล้วลักษณะเหล่านี้ของ มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร รวมถึงประสิทธิภาพสูง ความหนาแน่นของพลังงานสูง การตอบสนองแบบไดนามิกที่ดี และต้นทุนการบำรุงรักษาต่ำ แน่นอนว่ามันขึ้นอยู่กับแม่เหล็กถาวร สนามแม่เหล็กคงที่ของแม่เหล็กถาวรจะโต้ตอบกับสนามแม่เหล็กอาร์เมเจอร์ของมอเตอร์เพื่อสร้างแรงบิดและการหมุน ในขณะเดียวกัน แม่เหล็กถาวรมีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพและเสถียรภาพของมอเตอร์

ประโยชน์ของ PMSM

ประสิทธิภาพสูง

มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรหรือ PMSM มีประสิทธิภาพสูง เนื่องจากไม่มีการลื่นไถลระหว่างสนามแม่เหล็กโรเตอร์และสเตเตอร์ใน PMSM ดังนั้น PMSM จึงลดการสูญเสียพลังงาน ประสิทธิภาพที่สูงหมายถึงต้นทุนการดำเนินงานที่ต่ำลงและการใช้พลังงานที่ลดลง ดังนั้น PMSM จึงมีคุณสมบัติที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในแอปพลิเคชันต่างๆ มากมาย

ความหนาแน่นของพลังงานสูง

ข้อดีอีกประการหนึ่งของ PMSM คือมีความหนาแน่นของพลังงานสูง ซึ่งหมายความว่า PMSM สามารถผลิตพลังงานได้มากเมื่อเทียบกับขนาดและน้ำหนัก ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่นำไปใช้ในแอปพลิเคชันที่มีข้อจำกัดด้านพื้นที่อย่างมาก PMSM สามารถทำได้เนื่องจากมีแม่เหล็กถาวรที่มีพลังสูงร่วมกับการออกแบบมอเตอร์ที่เหมาะสมเพื่อให้สร้างแรงบิดสูงจากปัจจัยรูปแบบที่กะทัดรัด

การตอบสนองแบบไดนามิกที่ดี

PMSM มีประสิทธิภาพการทำงานแบบไดนามิกที่ยอดเยี่ยม ซึ่งหมายความว่าสามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของโหลดและความเร็วได้อย่างรวดเร็ว จึงสามารถควบคุมการทำงานของมอเตอร์ได้อย่างแม่นยำมาก ซึ่งสิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการใช้งานที่ต้องการการควบคุมที่แม่นยำและการปรับเปลี่ยนอย่างรวดเร็ว เช่น หุ่นยนต์ เครื่อง CNC และยานยนต์ไฟฟ้า นอกจากนี้ การตอบสนองที่รวดเร็วของ PMSM ต่ออินพุตการควบคุมยังทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำและความคล่องตัวสูง

ค่าบำรุงรักษาต่ำ

 PMSM ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ต้นทุนการบำรุงรักษาลดลง ไม่มีแปรงถ่านและสลิปริงเหมือนมอเตอร์ประเภทอื่นๆ ดังนั้นการสึกหรอของชิ้นส่วนจึงน้อยลง การออกแบบแบบไม่มีแปรงถ่านของเครื่องจักรเหล่านี้ช่วยลดการบำรุงรักษาและการเปลี่ยนชิ้นส่วนบ่อยครั้ง จึงช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานในระยะยาว นอกจากนี้ โครงสร้างที่แข็งแรงทนทานของ PMSM ยังรับประกันอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นและลดต้นทุนอีกด้วย

กระบวนการผลิตแม่เหล็กถาวร

ผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงาน PMSM 

กระบวนการผลิตแม่เหล็กถาวรเป็นปัจจัยสำคัญในการทำงานของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร จำเป็นต้องมีกระบวนการขั้นสูงเพื่อให้แม่เหล็กแสดงคุณสมบัติแม่เหล็กที่ต้องการ ได้แก่ ค่าแรงแม่เหล็กสูง ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูง และเสถียรภาพอุณหภูมิที่ดี สิ่งเหล่านี้เป็นคุณลักษณะที่สำคัญมากในการรับรองประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ และอายุการใช้งานของ PMSM

การปฏิบัติในการผลิตที่ไม่ดีจะทำให้แม่เหล็กมีประสิทธิภาพการทำงานต่ำ ส่งผลให้มอเตอร์มีคุณภาพต่ำ ใช้พลังงานมากกว่า และมีอายุการใช้งานสั้นลง

กระบวนการผลิตทั่วไป

จากกระบวนการผลิตต่างๆ มากมายที่มีอยู่เพื่อผลิตแม่เหล็กถาวร มีสองวิธีที่เป็นที่รู้จักดีที่สุด ได้แก่ การเผาผนึกและการยึดติด โดยแต่ละวิธีมีข้อดีและการใช้งานที่แตกต่างกัน ทำให้แม่เหล็กที่ผลิตขึ้นมีคุณลักษณะและประสิทธิภาพที่แตกต่างกันมาก

กระบวนการเผาผนึก

ภาพรวมและกระบวนการ

ในบรรดาวิธีการผลิตต่างๆ การเผาผนึกได้กลายเป็นหนึ่งในวิธีหลักในการผลิตวัสดุแม่เหล็กถาวรจากธาตุหายาก ในกระบวนการนี้ ขั้นแรก ผงแม่เหล็กถาวรของธาตุหายากจะถูกอัดให้เป็นรูปร่างที่ต้องการ จากนั้นจึงนำไปผ่านกระบวนการให้ความร้อนที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดหลอมเหลวภายใต้การควบคุมบรรยากาศ ภายใต้สภาวะการอบด้วยความร้อน อนุภาคต่างๆ จะถูกยึดเข้าด้วยกันและกลายเป็นชิ้นแม่เหล็กที่สมบูรณ์ในรูปแบบของแข็ง

1. การเตรียมผง: วัตถุดิบแร่ธาตุหายาก เช่น นีโอดิเมียม จะถูกบดให้เป็นผงละเอียด

2. การอัดแน่น: ผงจะถูกอัดให้เป็นรูปร่างตามต้องการด้วยสนามแม่เหล็กเพื่อจัดเรียงอนุภาค

3. การเผาผนึก: ผงอัดแน่นจะถูกสัมผัสกับอุณหภูมิสูง โดยทั่วไปอยู่ในบรรยากาศที่สร้างขึ้นระหว่าง 1000° ถึง 1200° ของวัสดุ

4. การทำความเย็นและการอบอ่อน: ปล่อยให้แม่เหล็กที่ผ่านการเผาเย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง และสามารถอบอ่อนได้เพื่อบรรเทาความเครียดภายในเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของแม่เหล็ก

5. การตัดเฉือนและการเคลือบ: แม่เหล็กที่ผ่านการเผาผนึกจะผ่านการตัดเฉือนให้ได้ขนาดที่แน่นอน และบางครั้งก็มีการเคลือบเพื่อป้องกันการกัดกร่อน

ข้อดี

ข้อดีของการเผาผนึกมีดังนี้

• กระบวนการเตรียมการที่สมบูรณ์แบบ: เทคโนโลยีและเทคนิคในการเผาผนึกมีความสมบูรณ์ ดังนั้นคุณภาพและประสิทธิภาพจึงสม่ำเสมอ
• ผลผลิตจำนวนมาก: การเผาผนึกสามารถนำไปสู่การผลิตจำนวนมากและจึงสามารถให้ผลผลิตแม่เหล็กจำนวนมากได้
• ประสิทธิภาพที่เสถียร: แม่เหล็กหลอมรวมมีคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่เสถียรและเชื่อถือได้ ซึ่งทำให้แม่เหล็กชนิดนี้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูง เช่น PMSM

กระบวนการพันธะ

ภาพรวมและการดำเนินงาน

กระบวนการเชื่อมนี้เรียกอีกอย่างว่าการเชื่อมแบบอัด เมื่อผงของแม่เหล็กถาวรผสมกับสารยึดเกาะ ก็จะพัฒนาเป็นวัสดุผสม จากนั้นเมื่อวัสดุถูกอัดให้เป็นรูปร่างที่ต้องการแล้ว ก็จะสร้างรูปร่างที่ต้องการหลังจากผ่านการบ่ม

1. การผสม: ผสมผงแม่เหล็กถาวรด้วยความช่วยเหลือของสารยึดเกาะ เช่น อีพอกซีหรือยาง จนได้ส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกัน

2. การอัดแน่น: เติมส่วนผสมลงในแม่พิมพ์แล้วจึงอัดแน่นเพื่อให้ได้รูปร่างและความหนาแน่นตามต้องการ

3. การบ่ม: จากนั้นจึงทำการบ่มส่วนผสมที่อัดแน่นที่อุณหภูมิที่สูงขึ้นบ่อยครั้งเพื่อให้สารยึดเกาะแข็งตัวเพื่อสร้างแม่เหล็กที่เป็นของแข็ง

4. การตกแต่ง: แม่เหล็กที่ยึดติดกันสามารถนำไปผ่านกระบวนการตกแต่งอื่นๆ ได้ เช่น การกลึงและการเคลือบ ขึ้นอยู่กับความต้องการ

ข้อดี

กระบวนการยึดติดมีข้อดีในตัวของมันเอง

การเตรียมการที่ง่าย: เป็นกระบวนการที่ค่อนข้างง่ายและซับซ้อนน้อยกว่าการเผาผนึก จึงง่ายต่อการปรับใช้

ต้นทุนต่ำ: ต้นทุนการผลิตพันธะค่อนข้างต่ำ เนื่องจากเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์และกระบวนการที่เรียบง่าย

บทบาทของแม่เหล็กถาวรใน PMSM

สนามแม่เหล็กถาวร เหตุผลที่สำคัญที่สุดที่แม่เหล็กถาวรมีความสำคัญอย่างมากในการสร้างสนามแม่เหล็กคงที่ใน PMSM ก็คือ ต่างจากแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งต้องมีพลังงานไฟฟ้าไหลอย่างต่อเนื่องเพื่อให้สนามแม่เหล็กทำงาน แม่เหล็กถาวรจะสร้างสนามแม่เหล็กที่คงที่และไม่เปลี่ยนแปลงโดยไม่ต้องป้อนพลังงานอย่างต่อเนื่อง

ใน PMSM สนามแม่เหล็กถาวรมีความจำเป็นอย่างยิ่งต่อเครื่องจักร เนื่องจากสนามแม่เหล็กนี้จะทำหน้าที่โต้ตอบกับสนามแม่เหล็กของอาร์เมเจอร์เพื่อสร้างเสถียรภาพ จึงทำให้เกิดแรงบิดที่เสถียร

ปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กของโรเตอร์และสเตเตอร์ 

หลักการทำงานของ PMSM คือการโต้ตอบระหว่างสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรกับสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์ของมอเตอร์-อาร์เมเจอร์ เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดของอาร์เมเจอร์ สนามแม่เหล็กจะเกิดขึ้นจากกระแสไฟฟ้า โดยโต้ตอบกับแม่เหล็กถาวรที่ติดตั้งอยู่บนโรเตอร์และสร้างแรงแม่เหล็กไฟฟ้า (EMF) ที่ทำหน้าที่เป็นแรงบิดในการขับเคลื่อนมอเตอร์

ความแข็งแกร่งและการจัดตำแหน่งที่เหมาะสมของสนามแม่เหล็กมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของแม่เหล็ก ดังนั้น การวางตำแหน่งและคุณภาพของแม่เหล็กถาวรจึงเป็นเรื่องที่ต้องคำนึงถึง กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความรู้เชิงลึกเกี่ยวกับเทคโนโลยีแม่เหล็กถาวรเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการพัฒนาและปรับปรุง PMSM นี่คือวิธีที่เทคโนโลยีล้ำสมัยสามารถกระตุ้นให้เกิดการสร้างมอเตอร์ดังกล่าวโดยวิศวกรที่สามารถตอบสนองการใช้งานที่ต้องการในปัจจุบันและเปิดทางสำหรับนวัตกรรมในอนาคตในด้านระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม การขนส่ง และการแปลงพลังงาน นั่นคืออนาคตของ PMSM ที่ขับเคลื่อนด้วยเทคโนโลยีแม่เหล็กถาวรที่เป็นนวัตกรรมใหม่: ประสิทธิภาพที่สูงขึ้น ประสิทธิภาพที่สูงขึ้น และศักยภาพในการใช้งานที่กว้างขึ้น