ข้อเท็จจริงสั้นๆ! จริงๆ แล้ว รถยนต์มีมอเตอร์อยู่มากมาย!

An มอเตอร์ไฟฟ้าคืออุปกรณ์ที่แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล และนับตั้งแต่ฟาราเดย์ได้ประดิษฐ์มอเตอร์ไฟฟ้าตัวแรกขึ้นมา เราก็สามารถใช้ชีวิตได้โดยไม่ต้องมีอุปกรณ์นี้อีกต่อไป

ปัจจุบัน รถยนต์กำลังเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วจากอุปกรณ์ที่ขับเคลื่อนด้วยกลไกเป็นหลักไปสู่อุปกรณ์ที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า และการใช้มอเตอร์ในรถยนต์ก็แพร่หลายมากขึ้นเรื่อยๆ หลายคนอาจไม่สามารถเดาได้ว่ารถยนต์ของพวกเขามีมอเตอร์กี่ตัว และคำแนะนำต่อไปนี้จะช่วยให้คุณค้นพบมอเตอร์ในรถยนต์ของคุณได้

การประยุกต์ใช้มอเตอร์ในรถยนต์

หากต้องการทราบว่ามอเตอร์อยู่ที่ใดในรถของคุณ เบาะปรับไฟฟ้าคือตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุดที่จะค้นหา ในรถประหยัด มอเตอร์มักจะปรับไปข้างหน้าและข้างหลังและปรับเอนพนักพิงได้ ในรถระดับพรีเมียมมอเตอร์ไฟฟ้าสามารถควบคุมการปรับความสูงได้ เช่น การเอนเบาะนั่ง การรองรับช่วงหลัง การปรับพนักพิงศีรษะ และความแน่นของเบาะ เป็นต้น ซึ่งสามารถใช้งานได้โดยไม่ต้องใช้มอเตอร์ไฟฟ้า นอกจากนี้ ยังมีคุณสมบัติเบาะนั่งอื่นๆ ที่ใช้มอเตอร์ไฟฟ้า เช่น การพับเบาะด้วยไฟฟ้าและการโหลดเบาะหลังด้วยไฟฟ้า

ที่ปัดน้ำฝนเป็นตัวอย่างที่พบได้บ่อยที่สุดมอเตอร์ไฟฟ้าการใช้งานในรถยนต์สมัยใหม่ โดยทั่วไป รถยนต์ทุกคันจะมีมอเตอร์ปัดน้ำฝนอย่างน้อยหนึ่งตัวสำหรับที่ปัดน้ำฝนด้านหน้า ที่ปัดน้ำฝนกระจกหลังกำลังได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นในรถยนต์ SUV และรถยนต์ที่มีประตูท้ายแบบบานสไลด์ ซึ่งหมายความว่ารถยนต์ส่วนใหญ่มีที่ปัดน้ำฝนด้านหลังและมอเตอร์ที่เกี่ยวข้อง มอเตอร์อีกตัวหนึ่งจะสูบน้ำฉีดกระจกไปที่กระจกหน้ารถ และในรถยนต์บางคันจะสูบไปที่ไฟหน้า ซึ่งอาจมีที่ปัดน้ำฝนขนาดเล็กของตัวเอง
รถยนต์เกือบทุกคันมีพัดลมที่หมุนเวียนอากาศผ่านระบบทำความร้อนและทำความเย็น รถยนต์หลายคันมีพัดลมสองตัวหรือมากกว่าในห้องโดยสาร รถยนต์ระดับไฮเอนด์ยังมีพัดลมในเบาะนั่งเพื่อระบายอากาศและกระจายความร้อน

ในอดีต กระจกมักจะเปิดและปิดด้วยมือ แต่ในปัจจุบัน กระจกไฟฟ้าเป็นที่นิยมกันมาก โดยในแต่ละบานกระจกจะมีมอเตอร์ที่ซ่อนอยู่ รวมถึงซันรูฟและกระจกหลัง ตัวกระตุ้นที่ใช้กับกระจกเหล่านี้อาจเรียบง่ายเหมือนรีเลย์ แต่ข้อกำหนดด้านความปลอดภัย (เช่น การตรวจจับสิ่งกีดขวางหรือการยึดวัตถุ) ทำให้มีการใช้ตัวกระตุ้นที่ชาญฉลาดมากขึ้นพร้อมการตรวจสอบการเคลื่อนไหวและการจำกัดแรงขับเคลื่อน

การเปลี่ยนจากการใช้มือเป็นไฟฟ้าทำให้ระบบล็อครถสะดวกสบายมากขึ้น ประโยชน์ของการควบคุมด้วยมอเตอร์ได้แก่ ฟีเจอร์ที่สะดวก เช่น การควบคุมจากระยะไกล และระบบความปลอดภัยและความชาญฉลาดที่เพิ่มขึ้น เช่น การปลดล็อคอัตโนมัติหลังเกิดการชน ซึ่งแตกต่างจากกระจกไฟฟ้า ระบบล็อคประตูไฟฟ้าต้องยังคงมีตัวเลือกในการใช้งานด้วยมือ ดังนั้นจึงส่งผลต่อการออกแบบมอเตอร์และโครงสร้างของระบบล็อคประตูไฟฟ้า

ตัวบ่งชี้บนแผงหน้าปัดหรือคลัสเตอร์อาจพัฒนาเป็นไดโอดเปล่งแสง (LED) หรือจอแสดงผลประเภทอื่น แต่ปัจจุบัน หน้าปัดและมาตรวัดทุกอันใช้มอเตอร์ไฟฟ้าขนาดเล็ก มอเตอร์อื่นๆ ในประเภทที่ให้ความสะดวกสบาย ได้แก่ คุณสมบัติทั่วไป เช่น การพับกระจกมองข้างและการปรับตำแหน่ง รวมถึงการใช้งานที่แปลกประหลาดกว่า เช่น หลังคาเปิดประทุน แป้นเหยียบแบบพับเก็บได้ และฉากกั้นกระจกระหว่างคนขับและผู้โดยสาร

มอเตอร์ไฟฟ้ากำลังได้รับความนิยมมากขึ้นในหลายๆ ที่ ในหลายกรณี มอเตอร์ไฟฟ้าเข้ามาแทนที่ชิ้นส่วนกลไกที่ขับเคลื่อนด้วยสายพาน ตัวอย่างเช่น พัดลมหม้อน้ำ ปั๊มเชื้อเพลิง ปั๊มน้ำ และคอมเพรสเซอร์ การเปลี่ยนฟังก์ชันเหล่านี้จากระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานเป็นระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ามีข้อดีหลายประการ ประการหนึ่งคือ การใช้มอเตอร์ขับเคลื่อนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่มีประสิทธิภาพด้านพลังงานมากกว่าการใช้สายพานและรอก ส่งผลให้ได้ประโยชน์ต่างๆ เช่น ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงที่ดีขึ้น น้ำหนักลดลง และปล่อยมลพิษน้อยลง ข้อดีอีกประการหนึ่งคือ การใช้มอเตอร์ไฟฟ้าแทนสายพานทำให้มีอิสระมากขึ้นในการออกแบบเชิงกล เนื่องจากตำแหน่งการติดตั้งปั๊มและพัดลมไม่จำเป็นต้องถูกจำกัดด้วยสายพานแบบเกลียวที่ต้องติดกับรอกแต่ละตัว

แนวโน้มเทคโนโลยีมอเตอร์ในรถยนต์

มอเตอร์ไฟฟ้ามีความจำเป็นในจุดต่างๆ ที่ระบุไว้ในแผนภาพด้านบน และเมื่อรถยนต์มีระบบอิเล็กทรอนิกส์มากขึ้น และมีการพัฒนาระบบขับขี่อัตโนมัติและระบบอัจฉริยะ มอเตอร์ไฟฟ้าก็จะถูกนำมาใช้ในรถยนต์มากขึ้นเรื่อยๆ และประเภทของมอเตอร์สำหรับการขับเคลื่อนก็เปลี่ยนไปเช่นกัน

ในขณะที่ก่อนหน้านี้ มอเตอร์ส่วนใหญ่ในรถยนต์ใช้ระบบ 12V มาตรฐานของยานยนต์ แต่ปัจจุบัน ระบบแรงดันไฟคู่ 12V และ 48V กำลังกลายเป็นกระแสหลัก โดยระบบแรงดันไฟคู่ช่วยให้สามารถถอดโหลดกระแสไฟสูงบางส่วนออกจากแบตเตอรี่ 12V ได้ ข้อดีของการใช้แหล่งจ่ายไฟ 48V คือ กระแสไฟลดลงสี่เท่าสำหรับกำลังไฟเท่ากัน และน้ำหนักของสายไฟและขดลวดมอเตอร์ก็ลดลงตามไปด้วย การใช้งานที่มีโหลดกระแสไฟสูงซึ่งอาจอัปเดตเป็นกำลังไฟ 48V ได้ ได้แก่ มอเตอร์สตาร์ท เทอร์โบชาร์จเจอร์ ปั๊มเชื้อเพลิง ปั๊มน้ำ และพัดลมระบายความร้อน การติดตั้งระบบไฟฟ้า 48V สำหรับส่วนประกอบเหล่านี้อาจช่วยประหยัดการใช้เชื้อเพลิงได้ประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์

ทำความเข้าใจเกี่ยวกับประเภทของมอเตอร์
การใช้งานที่แตกต่างกันจำเป็นต้องใช้มอเตอร์ที่แตกต่างกัน และสามารถแบ่งประเภทมอเตอร์ได้หลายวิธี

1. การจำแนกตามแหล่งพลังงานที่ใช้งาน - สามารถจำแนกตามแหล่งพลังงานที่ใช้งานของมอเตอร์ได้เป็นมอเตอร์ DC และมอเตอร์ AC ในจำนวนนี้ มอเตอร์ AC ยังแบ่งได้เป็นมอเตอร์เฟสเดียวและมอเตอร์สามเฟสอีกด้วย

2. ตามหลักการทำงาน - ตามโครงสร้างและหลักการทำงานที่แตกต่างกัน มอเตอร์สามารถแบ่งได้เป็นมอเตอร์ DC มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส และมอเตอร์แบบซิงโครนัส มอเตอร์แบบซิงโครนัสสามารถแบ่งได้เป็นมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร มอเตอร์ซิงโครนัสแบบรีลักแตนซ์ และมอเตอร์ฮิสเทรีซิส มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสามารถแบ่งได้เป็นมอเตอร์เหนี่ยวนำและมอเตอร์คอมมิวเตเตอร์ AC

3. การจำแนกตามโหมดการสตาร์ทและการทำงาน - มอเตอร์ตามโหมดการสตาร์ทและการทำงานสามารถแบ่งได้เป็น มอเตอร์อะซิงโครนัสเฟสเดียวที่สตาร์ทด้วยตัวเก็บประจุ, มอเตอร์อะซิงโครนัสเฟสเดียวที่ทำงานด้วยตัวเก็บประจุ, มอเตอร์อะซิงโครนัสเฟสเดียวที่ทำงานด้วยตัวเก็บประจุ และมอเตอร์อะซิงโครนัสเฟสเดียวแบบแยกเฟส

4. การจำแนกตามการใช้งาน - มอเตอร์ไฟฟ้าสามารถแบ่งตามการใช้งานได้เป็นมอเตอร์ขับเคลื่อนและมอเตอร์ควบคุม มอเตอร์ขับเคลื่อนแบ่งออกเป็นเครื่องมือไฟฟ้า (รวมถึงการเจาะ การขัด การเจียร การกลึง การตัด การคว้าน และเครื่องมืออื่นๆ) ด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องใช้ในบ้าน (รวมถึงเครื่องซักผ้า พัดลมไฟฟ้า ตู้เย็น เครื่องปรับอากาศ เครื่องบันทึกเทป วีซีอาร์ เครื่องบันทึกวิดีโอ เครื่องเล่นดีวีดี เครื่องดูดฝุ่น กล้อง ไดร์เป่าผม เครื่องโกนหนวดไฟฟ้า ฯลฯ) ด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า และเครื่องจักรและอุปกรณ์ขนาดเล็กเอนกประสงค์อื่นๆ (รวมถึงเครื่องมือเครื่องจักรขนาดเล็ก เครื่องจักรขนาดเล็ก อุปกรณ์ทางการแพทย์ เครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ ฯลฯ) มอเตอร์ควบคุมแบ่งออกเป็นมอเตอร์สเต็ปเปอร์และมอเตอร์เซอร์โว

5. การจำแนกตามโครงสร้างของโรเตอร์ - มอเตอร์ตามโครงสร้างของโรเตอร์สามารถแบ่งได้เป็น มอเตอร์เหนี่ยวนำแบบกรงกระรอก (มาตรฐานเดิมเรียกว่า มอเตอร์อะซิงโครนัสแบบกรงกระรอก) และ มอเตอร์เหนี่ยวนำโรเตอร์แบบพันลวด (มาตรฐานเดิมเรียกว่า มอเตอร์อะซิงโครนัสแบบพันลวด)

6. การจำแนกตามความเร็วในการทำงาน - มอเตอร์ตามความเร็วในการทำงานสามารถแบ่งได้เป็น มอเตอร์ความเร็วสูง, มอเตอร์ความเร็วต่ำ, มอเตอร์ความเร็วคงที่, มอเตอร์ความเร็ว

ปัจจุบัน มอเตอร์ส่วนใหญ่ที่ใช้ในตัวรถยนต์ใช้มอเตอร์ DC แบบแปรงถ่าน ซึ่งเป็นโซลูชันแบบดั้งเดิม มอเตอร์ประเภทนี้ขับเคลื่อนง่ายและมีราคาค่อนข้างถูกเนื่องจากแปรงถ่านทำหน้าที่สับเปลี่ยน ในบางการใช้งาน มอเตอร์ DC แบบไม่มีแปรงถ่าน (BLDC) มีข้อได้เปรียบที่สำคัญในแง่ของความหนาแน่นของพลังงาน ซึ่งช่วยลดน้ำหนัก ประหยัดเชื้อเพลิง และปล่อยมลพิษน้อยลง นอกจากนี้ ผู้ผลิตยังเลือกใช้มอเตอร์ BLDC ในพัดลมและปั๊มสำหรับที่ปัดน้ำฝน เครื่องทำความร้อนในห้องโดยสาร เครื่องระบายอากาศและปรับอากาศ (HVAC) ในการใช้งานเหล่านี้ มอเตอร์มักจะทำงานเป็นเวลานานมากกว่าการทำงานชั่วคราว เช่น กระจกปรับไฟฟ้าหรือเบาะปรับไฟฟ้า ซึ่งความเรียบง่ายและความคุ้มทุนของมอเตอร์แบบแปรงถ่านยังคงมีข้อได้เปรียบ

มอเตอร์ไฟฟ้าที่เหมาะกับยานพาหนะไฟฟ้า
การเปลี่ยนจากรถประหยัดน้ำมันไปเป็นรถที่ใช้ไฟฟ้าล้วนจะทำให้มีการใช้เครื่องยนต์ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์เป็นหัวใจหลักของรถยนต์ด้วย

ระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ถือเป็นหัวใจสำคัญของยานยนต์ไฟฟ้า ซึ่งประกอบด้วยมอเตอร์ ตัวแปลงไฟฟ้า เซ็นเซอร์ตรวจจับต่างๆ และแหล่งจ่ายไฟ มอเตอร์ที่เหมาะสมสำหรับยานยนต์ไฟฟ้า ได้แก่ มอเตอร์ DC มอเตอร์ DC แบบไม่มีแปรงถ่าน มอเตอร์อะซิงโครนัส มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร และมอเตอร์รีลักแตนซ์แบบสวิตช์

มอเตอร์ DC คือมอเตอร์ที่แปลงพลังงานไฟฟ้า DC เป็นพลังงานกล และใช้กันอย่างแพร่หลายในพลังงานไฟฟ้าเนื่องจากมีประสิทธิภาพในการควบคุมความเร็วที่ดี นอกจากนี้ยังมีลักษณะของแรงบิดเริ่มต้นขนาดใหญ่และการควบคุมที่ค่อนข้างง่าย ดังนั้นเครื่องจักรใดๆ ที่เริ่มต้นภายใต้ภาระหนักหรือต้องการการควบคุมความเร็วที่สม่ำเสมอ เช่น โรงงานรีดแบบย้อนกลับขนาดใหญ่ รอก หัวรถจักรไฟฟ้า รถราง เป็นต้น จึงเหมาะสำหรับการใช้มอเตอร์ DC

มอเตอร์ DC แบบไม่มีแปรงถ่านนั้นสอดคล้องกับลักษณะการโหลดของยานพาหนะไฟฟ้าเป็นอย่างมาก โดยมีลักษณะแรงบิดสูงที่ความเร็วต่ำ สามารถให้แรงบิดเริ่มต้นขนาดใหญ่เพื่อตอบสนองความต้องการการเร่งความเร็วของยานพาหนะไฟฟ้า ในเวลาเดียวกัน สามารถทำงานในช่วงความเร็วต่ำ กลาง และสูงที่กว้างได้ นอกจากนี้ยังมีลักษณะประสิทธิภาพสูง ในสภาวะที่มีการโหลดเบา จะมีประสิทธิภาพสูง ข้อเสียคือมอเตอร์นั้นซับซ้อนกว่ามอเตอร์ AC และตัวควบคุมนั้นซับซ้อนกว่ามอเตอร์ DC แบบแปรงถ่าน

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสหรือมอเตอร์เหนี่ยวนำเป็นอุปกรณ์ที่โรเตอร์วางอยู่ในสนามแม่เหล็กหมุน และภายใต้การกระทำของสนามแม่เหล็กหมุน จะได้รับแรงบิดหมุน และด้วยเหตุนี้ โรเตอร์จึงหมุน โครงสร้างมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสนั้นเรียบง่าย ผลิตและบำรุงรักษาง่าย มีลักษณะโหลดความเร็วใกล้เคียงคงที่ สามารถตอบสนองความต้องการของเครื่องจักรการผลิตทางอุตสาหกรรมและเกษตรกรรมส่วนใหญ่ได้ อย่างไรก็ตาม ความเร็วของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสและความเร็วซิงโครนัสของสนามแม่เหล็กหมุนนั้นมีอัตราการหมุนคงที่ ดังนั้น การควบคุมความเร็วจึงไม่ดี ไม่ประหยัดเท่ามอเตอร์ DC และมีความยืดหยุ่น นอกจากนี้ ในแอปพลิเคชันที่มีกำลังสูงและความเร็วต่ำ มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสยังไม่สมเหตุสมผลเท่ามอเตอร์ซิงโครนัส

มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรคือมอเตอร์ซิงโครนัสที่สร้างสนามแม่เหล็กหมุนแบบซิงโครนัสโดยการกระตุ้นของแม่เหล็กถาวรซึ่งทำหน้าที่เป็นโรเตอร์เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กหมุนและขดลวดสเตเตอร์สามเฟสทำปฏิกิริยาผ่านอาร์เมเจอร์ภายใต้การกระทำของสนามแม่เหล็กหมุนทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าแบบสมมาตรสามเฟส มอเตอร์แม่เหล็กถาวรมีขนาดเล็กน้ำหนักเบามีความเฉื่อยในการหมุนน้อยและความหนาแน่นของพลังงานสูงซึ่งเหมาะสำหรับยานพาหนะไฟฟ้าที่มีพื้นที่จำกัด นอกจากนี้ยังมีอัตราส่วนแรงบิดต่อความเฉื่อยสูงความจุโอเวอร์โหลดที่แข็งแกร่งและแรงบิดเอาต์พุตขนาดใหญ่โดยเฉพาะที่ความเร็วรอบต่ำซึ่งเหมาะสำหรับการเร่งความเร็วในการสตาร์ทของยานพาหนะที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ ดังนั้นมอเตอร์แม่เหล็กถาวรจึงได้รับการยอมรับโดยทั่วไปจากการประชุมเกี่ยวกับรถยนต์ไฟฟ้าในและต่างประเทศและถูกนำมาใช้ในยานพาหนะไฟฟ้าจำนวนหนึ่ง ตัวอย่างเช่น รถยนต์ไฟฟ้าส่วนใหญ่ในญี่ปุ่นขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์แม่เหล็กถาวรซึ่งใช้ในรถยนต์ไฮบริด Toyota Prius