มอเตอร์ไฟฟ้าชนิดใหม่ที่ทำความเร็วได้ถึง 100,000 รอบ/นาที
ท่ามกลางสมรภูมิการพัฒนา EV หลายภาคส่วนกำลังเล็งพัฒนาแบตเตอรี่เพื่อให้สามารถใช้งานได้นานขึ้น แต่ล่าสุดมีการพัฒนามอเตอร์รุ่นใหม่ ที่อาจเป็นส่วนสำคัญในการผลิตยานยนต์ไฟฟ้าทุกชนิดในอนาคต
การพัฒนารถยนต์ไฟฟ้าเกิดขึ้นต่อเนื่อง ด้วยนี่เป็นเทคโนโลยีที่ถูกวางให้เป็นอนาคตแห่งยานยนต์ EV ทยอยได้รับความสนใจต่อเนื่องจากนานาชาติ เริ่มมีการลงทุนคับคั่งเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีให้ถูกใช้งานกันแพร่หลาย ทดแทนเครื่องยนต์สันดาปที่มีอยู่
น่าเสียดายปัจจุบันยังมีข้อจำกัดอยู่หลายด้านจำเป็นต้องได้รับการพัฒนาหลายภาคส่วน ทั้งโครงสร้างพื้นฐานรองรับ, ความจุรวมของแบตเตอรี่ หรือแม้แต่กำลังของมอเตอร์ที่ใช้ในการขับเคลื่อน หลายประเทศยังคงพัฒนาต่อเนื่องยกระดับเทคโนโลยีให้พร้อมสำหรับการใช้งานยิ่งขึ้น
นำไปสู่การพัฒนามอเตอร์ไฟฟ้าชนิดใหม่ ที่มีประสิทธิภาพในการทำความเร็วสูงถึง 100,000 รอบ/นาที
มอเตอร์ไฟฟ้าชนิดใหม่ที่แรงสุดในโลก
ความสำเร็จนี้เกิดจากฝีมือของทีมวิจัยแห่ง University of New South Wales ประเทศออสเตรเลีย ในการพัฒนามอเตอร์ไฟฟ้ารุ่นใหม่ที่มีประสิทธิภาพในการหมุนถึง 100,000 รอบ/นาที ช่วยยกระดับประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องจักรทุกชนิดที่ใช้งานมอเตอร์เพื่อขับเคลื่อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งรถยนต์ไฟฟ้า
ปัญหาปัจจุบันของรถยนต์ไฟฟ้าคือ ปริมาณความจุของแบตเตอรี่ในการขับเคลื่อน หลายบริษัทต่างมองหาทางเพิ่มประสิทธิภาพให้แบตเตอรี่จุพลังงานได้มากขึ้น แต่มีแนวโน้มสูงว่าทำแบบนั้นน้ำหนักโดยรวมของตัวรถจะเพิ่ม ทำให้ต้องคิดหาทางรับมือน้ำหนักที่เพิ่ม อีกทั้งเป็นการเพิ่มต้นทุนการผลิตอีกด้วย
นั่นทำให้ตัวเลือกในการพัฒนาของพวกเขาเปลี่ยนเป้าหมายจากแบตเตอรี่ไปเป็นกำลังของมอเตอร์แทน โดยมอเตอร์ตัวนี้ใช้ระบบ Interior Permanent Magnet Synchronous Motor(IPMSM) ที่สร้างแรงขับเคลื่อนด้วยการบิดสนามแม่เหล็กจากกลไกภายใน แต่เปลี่ยนวัสดุในการสร้างตัวหมุนแบบใหม่เพื่อเพิ่มความทนทานมากขึ้น
โดยทางนักวิจัยได้อาศัยการคำนวณผ่านปัญญาประดิษฐ์เข้าช่วยประเมินผลอย่างรอบด้าน ในการออกแบบยกระดับการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้า ผ่านการวิเคราะห์ปรับปรุงและทดสอบการใช้งานมากว่า 120 รูปแบบ เพื่อค้นหาวัสดุที่มีความเหมาะสมในการสร้างมอเตอร์ไฟฟ้าประสิทธิภาพสูง
จนออกมาเป็นวัสดุชนิดใหม่ซึ่งมีความทนทานมากกว่ามอเตอร์รุ่นเดิม อีกทั้งลดอัตราการใช้แร่หายากในขั้นตอนการผลิตได้มากถึง 70% และส่วนที่โดดเด่นที่สุดคือสามารถเร่งรอบทำงานได้ถึง 100,000 รอบ/นาที มีความหนาแน่นของพลังงานสูง 7 กิโลวัตถ์/กิโลกรัม นับว่าเร็วเป็นสองเท่าจากสถิติสูงสุดของเดิม นี่จึงกลายเป็น IPMSM แรงที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยสร้างมา
ขีดความสามารถและการใช้งานของมอเตอร์ชนิดใหม่
ถึงตรงนี้หลายท่านอาจตั้งคำถามว่าแม้มอเตอร์ชนิดใหม่มีประสิทธิภาพขนาดไหน?
โดยทั่วไปรถยนต์ไฟฟ้าราคาไม่เกิน 3 ล้านบาทจะมีรอบการหมุนมอเตอร์อยู่ที่ 3,000 – 14,000 รอบ/นาที โดยประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับราคาของรถรุ่นนั้นๆ ซึ่งยิ่งกำลังของมอเตอร์สูงก็ยิ่งสามารถทำความเร็วได้มาก และใช้กำลังไฟฟ้าภายในแบตเตอรี่อย่างคุ้มค่ายิ่งขึ้น
นั่นทำให้มอเตอร์รุ่นใหม่มีความสำคัญเพราะเมื่อสามารถสร้างรอบการหมุนได้มากขึ้น ประสิทธิภาพการทำงานของตัวรถจะยิ่งสูง ช่วยให้สามารถปรับแต่งกำลังของมอเตอร์ให้ตรงกับประสิทธิภาพตามต้องการได้ง่ายขึ้น จากการประเมินคาดว่ามอเตอร์กำลัง 200 กิโลวัตถ์และมีรอบการหมุน 18,000 รอบ/นาที มีความเหมาะสในการใช้งาน EV มากที่สุด
อีกทั้งด้วยการใช้งานแร่หายากประเภท ไทเทเนียม หรือ คาร์บอนไฟเบอร์ น้อยลงจากการช่วยคำนวณผลลัพธ์ของปัญญาประดิษฐ์ จะช่วยลดต้นทุนในการผลิตได้มาก จึงคาดว่ามอเตอร์รุ่นใหม่นี้ช่วยให้ผู้คนเข้าถึงรถยนต์ไฟฟ้าได้มากขึ้นด้วยเช่นกัน
นอกจากรถยนต์ไฟฟ้าแล้วมอเตอร์รุ่นใหม่ยังสามาถนำไปใช้งานกับผลิตภัณฑ์ได้อีกหลากหลาย ทั้งเครื่องทำความร้อน, ระบบรบายอากาศ ไปจนเครื่องปรับอากาศ รวมไปถึงสามารถนำไปใช้งานในยานพาหนะชนิดอื่นที่ขับเคลื่อนด้วยกำลังไฟฟ้าอีกหลายชนิดอีกด้วย
นี่จึงถือเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีน่าสนใจที่จะช่วยผลักดันให้ EV พัฒนาอย่างก้าวกระโดดได้ทีเดียว
อีกหนึ่งข้อสำคัญที่แตกต่างจากเทคโนโลยีอื่นคือ มอเตอร์รุ่นใหม่นี้สามารถนำไปใช้งานเชิงพาณิชย์และผลิตจำนวนมากได้ในเวลาอันรวดเร็ว หากต้องการนำไปใช้ในผลิตภัณฑ์ในยานยนต์ไฟฟ้าต่างๆ นักวิจัยเชื่อว่าพวกเขาจะใช้เวลาปรับแต่งเพียง 6 – 12 เดือนก็พร้อมสำหรับการใช้งาน
ไม่แน่ว่าในอนาคตมอเตอร์รุ่นใหม่ตัวนี้อาจเป็นกำลังสำคัญให้เราได้เห็นเครื่องบินโดยสาร เฮลิคอปเตอร์ หรือรถบินรุ่นใหม่ ถูกสร้างขึ้นโดยใช้มอเตอร์ชนิดนี้ก็เป็นได้
ที่มา
https://th.carro.co/blog/electric-cars-in-motorshow-2022/
https://www.checkraka.com/car/article/130523
https://www.checkraka.com/car/article/120079
https://interestingengineering.com/innovation/high-speed-motor-clock-100000-rpm