เมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันอยู่ที่นิวคาสเซิลเพื่อเข้าร่วมPEMD2022 – การประชุมนานาชาติด้านอิเล็กทรอนิกส์กำลัง เครื่องจักร และไดรฟ์ครั้งที่ 11 สิ่งที่ทำให้ฉันประทับใจไม่ใช่แค่การปรับปรุงประสิทธิภาพครั้งใหญ่ที่เกิดขึ้นในมอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเท่านั้น แต่เรายังต้องทำอีกไกลแค่ไหนเพื่อให้การขนส่งปลอดคาร์บอนอย่างสมบูรณ์ยอดขายรถยนต์ไฟฟ้าทั่วโลก (รวมถึงแบตเตอรี่ขับเคลื่อนเต็มรูปแบบ เซลล์เชื้อเพลิง และปลั๊กอินไฮบริด) เพิ่มขึ้นสองเท่าในปี 2564 สู่ระดับสูงสุดเป็นประวัติการณ์ที่ 6.6 ล้านคัน
ปัจจุบันรถยนต์เหล่านี้คิดเป็น 5–6% ของยอดขายรถยนต์
โดยมียอดขายในแต่ละสัปดาห์มากกว่าทั้งปี 2555 ตามรายงานGlobal Electric Vehicle Outlook 2022
รถยนต์ไฟฟ้าใหม่แต่ละคันจะต้องมีมอเตอร์ไฟฟ้ากำลังสูงอย่างน้อยหนึ่งตัว
การคาดการณ์แตกต่างกันไป แต่ยอดขายต่อปีคาดว่าจะเพิ่มขึ้นเป็น 65 ล้านคันภายในปี 2573 ทั่วโลก ตามข้อมูล ของบริษัทวิจัยตลาดIHS Markit ในทางกลับกัน ยอดขายรถยนต์ต่อปีที่มีเครื่องยนต์สันดาปภายในจะลดลงจาก 68 ล้านคันในปี 2564 เป็น 38 ล้านคันในปี 2573
สิ่งที่เห็นได้ชัดคือรถยนต์ไฟฟ้ารุ่นใหม่แต่ละคันจะต้องมีมอเตอร์ไฟฟ้ากำลังสูงอย่างน้อยหนึ่งตัว ยานพาหนะเกือบทั้งหมด (ประมาณ 85%) ในปัจจุบันใช้มอเตอร์ที่มีแม่เหล็กถาวร (PMs) เนื่องจากมีประสิทธิภาพสูงสุด (สถิติคือ 98.8%) มอเตอร์เหนี่ยวนำและเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) บางตัวใช้ แต่มีประสิทธิภาพน้อยกว่ามอเตอร์ PM ถึง 4–8% หนักกว่าถึง 60% และใหญ่กว่าถึง 70%
อ่านเพิ่มเติมเครื่องบิน Otto Celera 500L
เครื่องบินปฏิวัติลำนี้สามารถเปลี่ยนการเดินทางทางอากาศให้เป็นสีเขียวได้หรือไม่?
ถึงกระนั้น มอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบไม่ใช้ PM เหล่านี้ยังเหมาะอย่างยิ่งสำหรับรถบรรทุก เรือ และเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันลม พวกมันยังรีไซเคิลได้ง่าย โดยหลักการแล้ว พวกมันทำจากวัสดุชนิดเดียว (เช่น อะลูมิเนียม) แล้วหลอมละลายเมื่อหมดอายุการใช้งาน บริษัทบางแห่ง เช่น เทสลา มอเตอร์ กำลังรวมวิธี PM และแม่เหล็กไฟฟ้าเข้าด้วยกันในการออกแบบที่ซับซ้อนมากขึ้นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและระยะการทำงาน อย่างไรก็ตาม ความก้าวหน้าในยานยนต์ไฟฟ้าจะไม่เกิดขึ้นเลยหากปราศจากความ
ก้าวหน้าอย่างมากในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พลังงานโซลิดสเตต
แรงดึงดูดของแม่เหล็กแม่เหล็กมีพัฒนาการมาไกลตั้งแต่คนเลี้ยงแกะในเมือง Magnesia ทางตอนเหนือของกรีซสังเกตเห็นตะปูในรองเท้าของเขาและปลายไม้เท้าโลหะติดแน่นกับหินแม่เหล็ก (หรือตามตำนานกล่าวไว้) “หินโลดสโตน” เหล่านี้ถูกใช้เป็นเข็มทิศมานับพันปีเพื่อนำทาง แต่ฮันส์ คริสเตียน เออสเต็ดค้นพบว่ากระแสไฟฟ้าสามารถมีอิทธิพลต่อเข็มของเข็มทิศจนกระทั่งต้นทศวรรษ 1800 จนกระทั่งต้นทศวรรษ 1800
การสาธิตครั้งแรกของมอเตอร์ที่มีการเคลื่อนที่แบบหมุนเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2364 เมื่อไมเคิล ฟาราเดย์จุ่มลวดที่แขวนไว้อย่างอิสระลงในแอ่งปรอทซึ่งมี PM อยู่ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงตัวแรกที่สามารถเปลี่ยนเครื่องจักรได้ได้รับการพัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษวิลเลียม สเตอร์เจียนในปี พ.ศ. 2375 โทมัสและเอมิลี ดาเวนพอร์ต นักประดิษฐ์ชาวอเมริกันได้สร้างมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงที่ใช้แบตเตอรี่ที่ใช้งานได้จริงเครื่องแรกในเวลาเดียวกัน
มอเตอร์เหล่านี้ถูกใช้เพื่อขับเคลื่อนเครื่องจักรและแท่นพิมพ์ แต่เนื่องจากพลังงานแบตเตอรี่มีราคาแพงมาก มอเตอร์จึงไม่ประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์ และ Davenports จบลงด้วยการล้มละลาย นักประดิษฐ์รายอื่นที่พยายามพัฒนามอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบใช้แบตเตอรี่ก็ต้องดิ้นรนกับต้นทุนของแหล่งพลังงานเช่นกัน ในที่สุด ในทศวรรษที่ 1880 ความสนใจก็หันไปที่มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงที่ว่าไฟฟ้ากระแสสลับสามารถส่งได้ในระยะทางไกลด้วยไฟฟ้าแรงสูง
“มอเตอร์เหนี่ยวนำไฟฟ้ากระแสสลับ” ตัวแรกถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยนักฟิสิกส์ชาวอิตาลี กาลิเลโอ เฟอร์รารีส ในปี พ.ศ. 2428 โดยใช้กระแสไฟฟ้าในการขับเคลื่อนมอเตอร์ที่ได้จากการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าจากสนามแม่เหล็กของขดลวดสเตเตอร์ ข้อดีของอุปกรณ์นี้คือสามารถผลิตได้โดยไม่ต้องเชื่อมต่อไฟฟ้าใดๆ กับโรเตอร์ ซึ่งเป็นโอกาสทางการค้าที่นิโคลา เทสลาคว้าไว้ หลังจากประดิษฐ์มอเตอร์เหนี่ยวนำด้วยตัวเองในปี พ.ศ. 2430 เขาได้จดสิทธิบัตรมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับในปีต่อมา
เป็นเวลาหลายปีที่ PMs มีสนามแม่เหล็กไม่สูงไปกว่าแมกนีไทต์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ (ประมาณ 0.005 T) จนกระทั่งมีการพัฒนาอัลนิโก (โลหะผสมของอะลูมิเนียม นิกเกิล และโคบอลต์เป็นส่วนใหญ่) ในช่วงทศวรรษที่ 1930 มอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า PM DC ที่มีประโยชน์ในทางปฏิบัติจึงกลายเป็นสิ่งที่เป็นไปได้ ในช่วงปี 1950 PMs เฟอร์ไรต์ (เซรามิก) ราคาถูกปรากฏขึ้น ตามมาในปี 1960 โดยแม่เหล็กซาแมเรียมและโคบอลต์ซึ่งแข็งแกร่งขึ้นอีกครั้ง
แต่จุดเปลี่ยนที่แท้จริงเกิดขึ้นในช่วงปี 1980 ด้วยการประดิษฐ์ PMs นีโอไดเมียม ซึ่งมีนีโอไดเมียม เหล็ก และโบรอน ทุกวันนี้ PMs นีโอไดเมียมเกรด N42 มีความแข็งแกร่งประมาณ 1.3 T แม้ว่านั่นจะไม่ใช่เมตริกหลักเพียงอย่างเดียวเมื่อพูดถึงการออกแบบแม่เหล็กและมอเตอร์ อุณหภูมิในการทำงานก็มีความสำคัญเช่นกัน
ราคาของวัสดุธาตุหายากบางชนิดพุ่งสูงขึ้น ทำให้มีการวิจัยจำนวนมากเกี่ยวกับองค์ประกอบของแม่เหล็กชนิดใหม่
นั่นเป็นเพราะประสิทธิภาพของ PMs ลดลงเมื่ออุ่นเครื่องและเมื่ออยู่เหนือ “จุด Curie” (ประมาณ 320 °C สำหรับแม่เหล็กนีโอไดเมียม) พวกมันจะลดอำนาจแม่เหล็กลงอย่างสมบูรณ์ ซึ่งทำให้มอเตอร์ไร้ประโยชน์ สิ่งสำคัญอีกประการเกี่ยวกับแม่เหล็กหายากทั้งหมด รวมถึงนีโอไดเมียม โคบอลต์ และซาแมเรียม คือพวกมันมีแรงบีบบังคับสูง ซึ่งหมายความว่าพวกมันจะไม่ลดอำนาจแม่เหล็กลงง่ายๆ เมื่อใช้งาน ในการสร้างแม่เหล็กที่มีค่า coercivity สูงสุดและอุณหภูมิที่ดีที่สุด คุณยังต้องการธาตุหนักชนิดอื่นๆ อีกจำนวนเล็กน้อย เช่น ดิสโพรเซียม เทอร์เบียม และ praseodymium
แนะนำ : รีวิวซีรี่ย์เกาหลี | ลายสัก | รีวิวร้านอาหาร | โทรศัพท์มือถือ ราคาถูก | เรื่องย่อหนัง
