เกร็ดความรู้! จริงๆ แล้วรถยนต์มีมอเตอร์อยู่หลายตัวมาก!

An มอเตอร์ไฟฟ้ามอเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล และนับตั้งแต่ฟาราเดย์ประดิษฐ์มอเตอร์ไฟฟ้าตัวแรก เราก็สามารถใช้ชีวิตโดยปราศจากอุปกรณ์นี้ได้ทุกที่

ปัจจุบัน รถยนต์กำลังเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว จากที่ขับเคลื่อนด้วยกลไกเป็นหลัก ไปสู่การขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า และการใช้มอเตอร์ในรถยนต์ก็แพร่หลายมากขึ้นเรื่อยๆ หลายคนอาจไม่สามารถเดาได้ว่ารถยนต์ของตนมีมอเตอร์ติดตั้งอยู่กี่ตัว และบทนำต่อไปนี้จะช่วยให้คุณค้นพบมอเตอร์ในรถของคุณได้

การประยุกต์ใช้มอเตอร์ในรถยนต์

หากต้องการทราบว่ามอเตอร์อยู่ตรงไหนในรถของคุณ ตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุดคือเบาะนั่งปรับไฟฟ้า ในรถยนต์ประหยัดน้ำมัน มอเตอร์มักจะควบคุมการเลื่อนไปข้างหน้าและข้างหลัง รวมถึงการเอียงพนักพิง ในรถยนต์ระดับพรีเมียม...มอเตอร์ไฟฟ้าสามารถควบคุมการปรับความสูงได้ เช่น การเอนของเบาะรองนั่ง การรองรับส่วนหลัง การปรับพนักพิงศีรษะ และความแข็งของเบาะ รวมถึงคุณสมบัติอื่นๆ ที่สามารถใช้งานได้โดยไม่ต้องใช้มอเตอร์ไฟฟ้า คุณสมบัติอื่นๆ ของเบาะนั่งที่ใช้มอเตอร์ไฟฟ้า ได้แก่ การพับเบาะด้วยระบบไฟฟ้า และการยกเบาะหลังด้วยระบบไฟฟ้า

ที่ปัดน้ำฝนเป็นตัวอย่างที่พบได้บ่อยที่สุดของมอเตอร์ไฟฟ้ามีการใช้งานในรถยนต์สมัยใหม่ โดยทั่วไปแล้ว รถยนต์ทุกคันจะมีมอเตอร์ปัดน้ำฝนอย่างน้อยหนึ่งตัวสำหรับปัดน้ำฝนด้านหน้า ที่ปัดน้ำฝนกระจกหลังกำลังได้รับความนิยมมากขึ้นในรถ SUV และรถยนต์ที่มีท้ายรถแบบบานคู่ ซึ่งหมายความว่าที่ปัดน้ำฝนด้านหลังและมอเตอร์ที่เกี่ยวข้องมีอยู่ในรถยนต์ส่วนใหญ่ นอกจากนี้ยังมีมอเตอร์อีกตัวสำหรับปั๊มน้ำยาฉีดกระจกไปยังกระจกหน้ารถ และในรถยนต์บางคันก็ไปยังไฟหน้า ซึ่งอาจมีที่ปัดน้ำฝนขนาดเล็กของตัวเองด้วย
รถยนต์เกือบทุกคันมีพัดลมที่ช่วยหมุนเวียนอากาศผ่านระบบทำความร้อนและทำความเย็น รถยนต์หลายคันมีพัดลมสองตัวขึ้นไปในห้องโดยสาร รถยนต์ระดับสูงบางรุ่นยังมีพัดลมในเบาะนั่งเพื่อช่วยระบายอากาศและกระจายความร้อนอีกด้วย

ในอดีต การเปิดและปิดหน้าต่างมักทำด้วยมือ แต่ปัจจุบันหน้าต่างไฟฟ้าเป็นเรื่องปกติ มอเตอร์ที่ซ่อนอยู่จะถูกติดตั้งในแต่ละหน้าต่าง รวมถึงหน้าต่างหลังคาและหน้าต่างด้านหลัง ตัวขับเคลื่อนที่ใช้สำหรับหน้าต่างเหล่านี้อาจเป็นเพียงรีเลย์ แต่ข้อกำหนดด้านความปลอดภัย (เช่น การตรวจจับสิ่งกีดขวางหรือการหนีบวัตถุ) ทำให้มีการใช้ตัวขับเคลื่อนอัจฉริยะที่มีการตรวจสอบการเคลื่อนไหวและการจำกัดแรงขับเคลื่อน

การเปลี่ยนจากระบบล็อกแบบใช้มือมาเป็นระบบไฟฟ้า ทำให้ระบบล็อกรถยนต์สะดวกสบายยิ่งขึ้น ข้อดีของการควบคุมด้วยมอเตอร์ ได้แก่ คุณสมบัติที่สะดวกสบาย เช่น การใช้งานจากระยะไกล และความปลอดภัยและความอัจฉริยะที่เพิ่มขึ้น เช่น การปลดล็อกอัตโนมัติหลังการชน ต่างจากกระจกไฟฟ้า ระบบล็อกประตูไฟฟ้าต้องคงไว้ซึ่งตัวเลือกการใช้งานแบบใช้มือ ดังนั้นจึงส่งผลต่อการออกแบบมอเตอร์และโครงสร้างของระบบล็อกประตูไฟฟ้า

ตัวบ่งชี้บนแผงหน้าปัดหรือมาตรวัดอาจพัฒนาไปใช้ไดโอดเปล่งแสง (LED) หรือจอแสดงผลประเภทอื่นๆ แต่ในปัจจุบัน หน้าปัดและมาตรวัดทุกชิ้นใช้มอเตอร์ไฟฟ้าขนาดเล็ก มอเตอร์อื่นๆ ในหมวดหมู่ที่ให้ความสะดวกสบาย ได้แก่ คุณสมบัติทั่วไป เช่น การพับและปรับตำแหน่งกระจกมองข้าง รวมถึงการใช้งานที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้น เช่น หลังคาเปิดประทุน แป้นเหยียบแบบพับเก็บได้ และฉากกั้นกระจกระหว่างคนขับและผู้โดยสาร

ภายใต้ฝากระโปรงรถยนต์ มอเตอร์ไฟฟ้ากำลังเป็นที่นิยมมากขึ้นในหลายๆ ส่วน ในหลายกรณี มอเตอร์ไฟฟ้ากำลังเข้ามาแทนที่ชิ้นส่วนกลไกที่ขับเคลื่อนด้วยสายพาน ตัวอย่างเช่น พัดลมหม้อน้ำ ปั๊มเชื้อเพลิง ปั๊มน้ำ และคอมเพรสเซอร์ การเปลี่ยนจากระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานมาเป็นระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ามีข้อดีหลายประการ ประการหนึ่งคือ การใช้มอเตอร์ขับเคลื่อนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่มีประสิทธิภาพด้านพลังงานมากกว่าการใช้สายพานและรอก ส่งผลให้ได้รับประโยชน์ต่างๆ เช่น ประหยัดเชื้อเพลิงมากขึ้น ลดน้ำหนัก และลดการปล่อยมลพิษ อีกข้อดีหนึ่งคือ การใช้มอเตอร์ไฟฟ้าแทนสายพานช่วยให้มีความยืดหยุ่นมากขึ้นในการออกแบบทางกล เนื่องจากตำแหน่งการติดตั้งของปั๊มและพัดลมไม่จำเป็นต้องถูกจำกัดด้วยสายพานที่ต้องติดอยู่กับรอกแต่ละตัว

แนวโน้มเทคโนโลยีมอเตอร์ในรถยนต์

มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งในตำแหน่งที่ระบุไว้ในแผนภาพด้านบน และต่อมาเมื่อรถยนต์มีความเป็นอิเล็กทรอนิกส์มากขึ้น และความก้าวหน้าของการขับขี่อัตโนมัติและระบบอัจฉริยะเกิดขึ้น มอเตอร์ไฟฟ้าจะถูกนำมาใช้ในรถยนต์มากขึ้นเรื่อยๆ และประเภทของมอเตอร์สำหรับขับเคลื่อนก็กำลังเปลี่ยนแปลงไปด้วย

ในอดีต มอเตอร์ส่วนใหญ่ในรถยนต์ใช้ระบบไฟ 12 โวลต์มาตรฐาน แต่ปัจจุบันระบบไฟสองแรงดัน 12 โวลต์และ 48 โวลต์กำลังเป็นที่นิยมมากขึ้น โดยระบบไฟสองแรงดันช่วยให้สามารถลดการใช้กระแสไฟสูงในบางส่วนของอุปกรณ์ที่ใช้กระแสไฟสูงจากแบตเตอรี่ 12 โวลต์ได้ ข้อดีของการใช้แหล่งจ่ายไฟ 48 โวลต์คือ กระแสไฟลดลงถึงสี่เท่าสำหรับกำลังไฟเท่าเดิม และยังช่วยลดน้ำหนักของสายไฟและขดลวดมอเตอร์ลงด้วย อุปกรณ์ที่ใช้กระแสไฟสูงที่อาจอัปเกรดเป็นระบบไฟฟ้า 48 โวลต์ได้ ได้แก่ มอเตอร์สตาร์ท เทอร์โบชาร์จเจอร์ ปั๊มเชื้อเพลิง ปั๊มน้ำ และพัดลมระบายความร้อน การติดตั้งระบบไฟฟ้า 48 โวลต์สำหรับอุปกรณ์เหล่านี้อาจช่วยประหยัดเชื้อเพลิงได้ประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์

ทำความเข้าใจเกี่ยวกับประเภทของมอเตอร์
การใช้งานที่แตกต่างกันย่อมต้องการมอเตอร์ที่แตกต่างกัน และมอเตอร์สามารถจำแนกประเภทได้หลายวิธี

1. การจำแนกประเภทตามแหล่งพลังงานที่ใช้ - มอเตอร์สามารถแบ่งออกเป็นมอเตอร์กระแสตรง (DC) และมอเตอร์กระแสสลับ (AC) โดยมอเตอร์กระแสสลับยังแบ่งย่อยออกเป็นมอเตอร์เฟสเดียวและมอเตอร์สามเฟสอีกด้วย

2. ตามหลักการทำงาน - ตามโครงสร้างและหลักการทำงานที่แตกต่างกัน มอเตอร์สามารถแบ่งออกเป็นมอเตอร์กระแสตรง มอเตอร์อะซิงโครนัส และมอเตอร์ซิงโครนัส มอเตอร์ซิงโครนัสยังสามารถแบ่งออกเป็นมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร มอเตอร์ซิงโครนัสแบบรีลักแทนซ์ และมอเตอร์ฮิสเทอรีซิส ส่วนมอเตอร์อะซิงโครนัสสามารถแบ่งออกเป็นมอเตอร์เหนี่ยวนำและมอเตอร์คอมมิวเทเตอร์กระแสสลับ

3. การจำแนกประเภทตามโหมดการสตาร์ทและการทำงาน - มอเตอร์สามารถแบ่งตามโหมดการสตาร์ทและการทำงานออกเป็น มอเตอร์อะซิงโครนัสเฟสเดียวแบบสตาร์ทด้วยตัวเก็บประจุ มอเตอร์อะซิงโครนัสเฟสเดียวแบบทำงานด้วยตัวเก็บประจุ มอเตอร์อะซิงโครนัสเฟสเดียวแบบสตาร์ทและทำงานด้วยตัวเก็บประจุ และมอเตอร์อะซิงโครนัสเฟสเดียวแบบแยกเฟส

4. การจำแนกประเภทตามการใช้งาน - มอเตอร์ไฟฟ้าสามารถแบ่งออกเป็นมอเตอร์ขับเคลื่อนและมอเตอร์ควบคุมตามการใช้งาน มอเตอร์ขับเคลื่อนแบ่งออกเป็นเครื่องมือไฟฟ้า (รวมถึงเครื่องมือเจาะ ขัดเงา เจียร เซาะร่อง ตัด คว้าน และเครื่องมืออื่นๆ) ที่ใช้มอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน (รวมถึงเครื่องซักผ้า พัดลมไฟฟ้า ตู้เย็น เครื่องปรับอากาศ เครื่องบันทึกเทป เครื่องเล่นวิดีโอ เครื่องบันทึกวิดีโอ เครื่องเล่น DVD เครื่องดูดฝุ่น กล้องถ่ายรูป เครื่องเป่าผม เครื่องโกนหนวดไฟฟ้า ฯลฯ) ที่ใช้มอเตอร์ไฟฟ้า และเครื่องจักรและอุปกรณ์ขนาดเล็กอเนกประสงค์อื่นๆ (รวมถึงเครื่องมือกลขนาดเล็ก เครื่องจักรขนาดเล็ก อุปกรณ์ทางการแพทย์ เครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ ฯลฯ) มอเตอร์ควบคุมแบ่งออกเป็นมอเตอร์สเต็ปเปอร์และมอเตอร์เซอร์โว

5. การจำแนกประเภทตามโครงสร้างของโรเตอร์ - มอเตอร์สามารถแบ่งตามโครงสร้างของโรเตอร์ได้เป็น มอเตอร์เหนี่ยวนำแบบกรงกระรอก (มาตรฐานเดิมเรียกว่า มอเตอร์อะซิงโครนัสแบบกรงกระรอก) และมอเตอร์เหนี่ยวนำแบบขดลวด (มาตรฐานเดิมเรียกว่า มอเตอร์อะซิงโครนัสแบบขดลวด)

6. การจำแนกประเภทตามความเร็วในการทำงาน - มอเตอร์สามารถแบ่งตามความเร็วในการทำงานได้เป็น มอเตอร์ความเร็วสูง มอเตอร์ความเร็วต่ำ มอเตอร์ความเร็วคงที่ และมอเตอร์ปรับความเร็ว

ปัจจุบัน มอเตอร์ส่วนใหญ่ที่ใช้ในงานตัวถังรถยนต์ใช้มอเตอร์กระแสตรงแบบมีแปรงถ่าน ซึ่งเป็นวิธีการแบบดั้งเดิม มอเตอร์เหล่านี้ขับเคลื่อนง่ายและมีราคาค่อนข้างถูก เนื่องจากหน้าที่การสลับกระแสที่เกิดจากแปรงถ่าน ในบางการใช้งาน มอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปรงถ่าน (BLDC) มีข้อดีอย่างมากในแง่ของความหนาแน่นของกำลัง ซึ่งช่วยลดน้ำหนัก ประหยัดเชื้อเพลิง และลดการปล่อยมลพิษ และผู้ผลิตกำลังเลือกใช้มอเตอร์ BLDC ในที่ปัดน้ำฝน พัดลม และปั๊มของระบบทำความร้อน การระบายอากาศ และเครื่องปรับอากาศ (HVAC) ในห้องโดยสาร ในการใช้งานเหล่านี้ มอเตอร์มักจะทำงานเป็นเวลานานมากกว่าการทำงานแบบชั่วคราว เช่น กระจกไฟฟ้าหรือเบาะไฟฟ้า ซึ่งความเรียบง่ายและคุ้มค่าของมอเตอร์แบบมีแปรงถ่านยังคงเป็นข้อได้เปรียบ

มอเตอร์ไฟฟ้าที่เหมาะสมสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า
การเปลี่ยนจากรถยนต์ประหยัดน้ำมันไปสู่รถยนต์ไฟฟ้าล้วนๆ จะส่งผลให้เครื่องยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์เข้ามามีบทบาทสำคัญมากขึ้นในรถยนต์

ระบบขับเคลื่อนมอเตอร์เป็นหัวใจสำคัญของรถยนต์ไฟฟ้า ซึ่งประกอบด้วยมอเตอร์ ตัวแปลงพลังงาน เซ็นเซอร์ตรวจจับต่างๆ และแหล่งจ่ายไฟ มอเตอร์ที่เหมาะสมสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า ได้แก่ มอเตอร์กระแสตรง มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน มอเตอร์อะซิงโครนัส มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร และมอเตอร์รีลักแทนซ์แบบสวิตช์

มอเตอร์กระแสตรง (DC motor) คือมอเตอร์ที่แปลงพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงเป็นพลังงานกล และมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในงานลากจูงด้วยไฟฟ้า เนื่องจากมีประสิทธิภาพในการควบคุมความเร็วที่ดี นอกจากนี้ยังมีคุณลักษณะของแรงบิดเริ่มต้นสูงและการควบคุมที่ค่อนข้างง่าย ดังนั้นเครื่องจักรใดๆ ที่ต้องเริ่มทำงานภายใต้ภาระหนักหรือต้องการการควบคุมความเร็วที่สม่ำเสมอ เช่น โรงรีดเหล็กขนาดใหญ่แบบกลับทิศทางได้ เครื่องกว้าน หัวรถจักรไฟฟ้า รถราง และอื่นๆ จึงเหมาะสำหรับการใช้งานมอเตอร์กระแสตรง

มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่านนั้นสอดคล้องกับลักษณะการรับโหลดของรถยนต์ไฟฟ้าเป็นอย่างดี โดยมีลักษณะเด่นคือแรงบิดสูงที่ความเร็วต่ำ สามารถให้แรงบิดเริ่มต้นสูงเพื่อตอบสนองความต้องการในการเร่งความเร็วของรถยนต์ไฟฟ้า ในขณะเดียวกันก็สามารถทำงานได้ในช่วงความเร็วต่ำ กลาง และสูง และยังมีประสิทธิภาพสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาวะโหลดเบา ข้อเสียคือตัวมอเตอร์เองมีความซับซ้อนกว่ามอเตอร์ AC และตัวควบคุมก็ซับซ้อนกว่ามอเตอร์ DC แบบมีแปรงถ่าน

มอเตอร์อะซิงโครนัส หรือมอเตอร์เหนี่ยวนำ เป็นอุปกรณ์ที่โรเตอร์วางอยู่ในสนามแม่เหล็กหมุน และภายใต้การกระทำของสนามแม่เหล็กหมุน จะเกิดแรงบิดหมุนขึ้น ทำให้โรเตอร์หมุน โครงสร้างของมอเตอร์อะซิงโครนัสเรียบง่าย ผลิตและบำรุงรักษาง่าย มีลักษณะการทำงานที่ความเร็วคงที่ สามารถตอบสนองความต้องการของเครื่องจักรในอุตสาหกรรมและการเกษตรส่วนใหญ่ได้ อย่างไรก็ตาม ความเร็วของมอเตอร์อะซิงโครนัสและความเร็วในการซิงโครนัสของสนามแม่เหล็กหมุนมีอัตราการหมุนคงที่ ดังนั้นการควบคุมความเร็วจึงไม่ดี ไม่ประหยัดและยืดหยุ่นเท่ามอเตอร์กระแสตรง นอกจากนี้ ในการใช้งานที่ต้องการกำลังสูงและความเร็วต่ำ มอเตอร์อะซิงโครนัสก็ไม่เหมาะสมเท่ามอเตอร์ซิงโครนัส

มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรเป็นมอเตอร์ซิงโครนัสที่สร้างสนามแม่เหล็กหมุนแบบซิงโครนัสโดยการกระตุ้นแม่เหล็กถาวร ซึ่งทำหน้าที่เป็นโรเตอร์เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กหมุน และขดลวดสเตเตอร์สามเฟสจะตอบสนองผ่านอาร์มาเจอร์ภายใต้การกระทำของสนามแม่เหล็กหมุน ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าสมมาตรสามเฟส มอเตอร์แม่เหล็กถาวรมีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา มีแรงเฉื่อยในการหมุนต่ำ และมีความหนาแน่นของกำลังสูง ซึ่งเหมาะสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าที่มีพื้นที่จำกัด นอกจากนี้ยังมีอัตราส่วนแรงบิดต่อแรงเฉื่อยสูง ความสามารถในการรับภาระเกินพิกัดสูง และแรงบิดเอาต์พุตสูงโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความเร็วรอบต่ำ ซึ่งเหมาะสำหรับการเร่งความเร็วเริ่มต้นของรถยนต์ไฟฟ้า ดังนั้น มอเตอร์แม่เหล็กถาวรจึงได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางจากวงการรถยนต์ไฟฟ้าทั้งในและต่างประเทศ และถูกนำไปใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าหลายรุ่น ตัวอย่างเช่น รถยนต์ไฟฟ้าส่วนใหญ่ในญี่ปุ่นใช้มอเตอร์แม่เหล็กถาวร ซึ่งใช้ในรถยนต์ไฮบริดโตโยต้า พรีอุส