ทำไมแบรนด์ EV ชั้นนำถึงชอบ PMSM มากกว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำ

การแนะนำ

การปฏิวัติรถยนต์ไฟฟ้า (EV) กำลังปรับเปลี่ยนอุตสาหกรรมยานยนต์ ด้วยการผลักดันอย่างเร่งด่วนสำหรับพลังงานสะอาดและการขนส่งที่ยั่งยืนมอเตอร์รถยนต์ EV ได้กลายเป็นหัวใจของการเคลื่อนไหวที่ทันสมัย ในขณะที่ผู้ผลิตรถยนต์ปรับแต่งเทคโนโลยีของพวกเขาเพื่อประสิทธิภาพประสิทธิภาพและอายุยืนองค์ประกอบสำคัญหนึ่งองค์ประกอบ - มอเตอร์ไฟฟ้า - กลายเป็นแหล่งกำเนิดของนวัตกรรม ในบรรดามอเตอร์หลายประเภทที่มีอยู่ Magnet Synchronous Electric Motor (PMSM) ได้กลายเป็นตัวเลือกอันดับต้น ๆ สำหรับแบรนด์ EV ชั้นนำจำนวนมากซึ่งเหนือกว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำที่ได้รับความนิยมก่อนหน้านี้

ในบล็อกนี้เราจะสำรวจว่าทำไม PMSM จึงกลายเป็นประเภทมอเตอร์ที่ต้องการใน EVs โดยการเปรียบเทียบกับมอเตอร์เหนี่ยวนำการวิเคราะห์ประสิทธิภาพช่วงและประสิทธิภาพของพวกเขา นอกจากนี้เรายังจะหารือเกี่ยวกับความท้าทายที่เกี่ยวข้องกับ PMSM และสิ่งที่อนาคตจะเป็นมอเตอร์รถยนต์ EV

การเพิ่มขึ้นของมอเตอร์รถยนต์ EV ในอุตสาหกรรมยานยนต์

อุตสาหกรรมยานยนต์ทั่วโลกกำลังอยู่ระหว่างการเปลี่ยนแปลงแผ่นดินไหว กฎระเบียบของรัฐบาลความกังวลเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและความก้าวหน้าในเทคโนโลยีแบตเตอรี่ได้นำไปสู่การพัฒนา EV ศูนย์กลางของการเปลี่ยนแปลงนี้คือวิวัฒนาการของEV Car Motorsซึ่งแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นการเคลื่อนที่เชิงกล มอเตอร์เหล่านี้กำหนดไม่เพียง แต่การเคลื่อนที่ของยานพาหนะอย่างรวดเร็วและราบรื่น แต่ยังสามารถเดินทางได้ไกลแค่ไหน

เมื่อผู้ผลิตรถยนต์เปลี่ยนไปใช้แพลตฟอร์ม EV มากขึ้นการเลือกเทคโนโลยีมอเตอร์จึงมีความสำคัญต่อการบรรลุความแตกต่างในประสิทธิภาพและประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ในขณะที่มอเตอร์ประเภทต่าง ๆ มีอยู่ PMSM และมอเตอร์เหนี่ยวนำนั้นใช้กันอย่างแพร่หลายใน EVs กระแสหลัก

วิวัฒนาการของเทคโนโลยีมอเตอร์ไฟฟ้าใน EVS

เทคโนโลยีมอเตอร์ไฟฟ้าในยานพาหนะมีอายุมากกว่าหนึ่งศตวรรษ แต่ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมามีความเกี่ยวข้องอย่างกว้างขวาง EVs ที่เก่าแก่ที่สุดใช้มอเตอร์ DC ที่ใช้แปรงอย่างง่ายซึ่งง่ายต่อการควบคุม แต่ไม่มีประสิทธิภาพและมีอายุสั้น จากนั้นมอเตอร์เหนี่ยวนำ AC ก็เป็นที่นิยมโดยเทสลาสำหรับความแข็งแกร่งและขาดแม่เหล็กถาวร

เมื่อความต้องการประสิทธิภาพที่ดีขึ้นและระยะยาวเพิ่มขึ้นผู้ผลิตรถยนต์จึงเริ่มสำรวจสถาปัตยกรรมมอเตอร์ขั้นสูง มอเตอร์ไฟฟ้าแบบซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM) กลายเป็นโซลูชันที่ทรงพลังรวมถึงประสิทธิภาพสูงความหนาแน่นแรงบิดและความกะทัดรัด ลักษณะเหล่านี้ทำให้ PMSM เป็นผู้สมัครที่โดดเด่นในตลาด EV ในปัจจุบัน

มอเตอร์ไฟฟ้าแบบซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM) คืออะไร?

มอเตอร์ไฟฟ้าแบบซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM) เป็นมอเตอร์ AC ที่ใช้แม่เหล็กถาวรที่ฝังอยู่ในโรเตอร์เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กคงที่ ซึ่งแตกต่างจากมอเตอร์อื่น ๆ ที่พึ่งพาสนามแม่เหล็กที่เหนี่ยวนำให้เกิดมอเตอร์ PMSM เป็น“ ซิงโครนัส” เพราะโรเตอร์หมุนในการซิงค์กับความถี่สนามแม่เหล็กของสเตเตอร์

คุณสมบัติที่สำคัญของ PMSM ได้แก่ :

• ความหนาแน่นพลังงานสูง
• อัตราส่วนแรงบิดต่อน้ำหนักที่ยอดเยี่ยม
• ประสิทธิภาพสูงโดยเฉพาะอย่างยิ่งด้วยความเร็วต่ำ
• การทำงานที่ราบรื่นและเงียบสงบ

แม่เหล็ก-มักทำจากวัสดุที่หายากเช่นนีโอไดเมียม-มีบทบาทสำคัญในการเพิ่มขีดความสามารถในการแปลงพลังงานของมอเตอร์ PMSM ใช้ในแอพพลิเคชั่น EV จำนวนมากตั้งแต่รถยนต์ขนาดกะทัดรัดไปจนถึงรถสปอร์ตไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพสูง

มอเตอร์เหนี่ยวนำคืออะไร?

มอเตอร์เหนี่ยวนำหรือที่เรียกว่ามอเตอร์แบบอะซิงโครนัสทำงานบนหลักการที่แตกต่างกัน มันไม่ได้ใช้แม่เหล็กถาวร แต่ขึ้นอยู่กับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าจากสเตเตอร์เพื่อชักนำให้เกิดกระแสในโรเตอร์ซึ่งสร้างสนามแม่เหล็กและทำให้เกิดการหมุน

ลักษณะสำคัญของมอเตอร์เหนี่ยวนำ:

• การก่อสร้างที่ทนทานและเรียบง่าย
• ไม่มีการพึ่งพาแม่เหล็กโลกหายาก
• ลดต้นทุนการผลิตเริ่มต้น
• ประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าเล็กน้อยโดยเฉพาะอย่างยิ่งด้วยความเร็วต่ำ

เทสลาได้รับการสนับสนุนมอเตอร์เหนี่ยวนำในขั้นต้นขอบคุณความทนทานและต้นทุนที่ต่ำกว่า อย่างไรก็ตามเมื่อโฟกัสเปลี่ยนไปสู่การปรับปรุงช่วงและประสิทธิภาพ PMSM ก็เริ่มได้รับความนิยมเนื่องจากประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่เหนือกว่า

การเปรียบเทียบประสิทธิภาพในมอเตอร์รถยนต์ EV

ประสิทธิภาพ

โดยทั่วไป PMSM มีประสิทธิภาพสูงขึ้นในช่วงที่กว้างขึ้นของสภาพการทำงาน สิ่งนี้ส่งผลโดยตรงต่อช่วงของยานพาหนะซึ่งเป็นตัวชี้วัดสำคัญสำหรับประสิทธิภาพ EV ในทางตรงกันข้ามมอเตอร์เหนี่ยวนำมักจะใช้พลังงานมากขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการเร่งความเร็วและการชะลอตัวบ่อยครั้ง

แรงบิดและความหนาแน่นของพลังงาน

PMSM ให้แรงบิดที่สูงขึ้นด้วยความเร็วที่ต่ำกว่าและให้การเร่งความเร็วที่เร็วขึ้น สิ่งนี้ทำให้เหมาะสำหรับสภาพการขับขี่ในเมืองและรุ่น EV ที่สปอร์ต มอเตอร์เหนี่ยวนำต้องการกระแสมากขึ้นเพื่อให้ได้ระดับแรงบิดที่คล้ายกันซึ่งอาจนำไปสู่การใช้พลังงานและความร้อนที่เพิ่มขึ้น

การจัดการความร้อน

PMSM ทำงานเย็นกว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำภายใต้สภาวะโหลดส่วนใหญ่ เนื่องจากมอเตอร์เหนี่ยวนำสร้างความร้อนเนื่องจากกระแสของโรเตอร์พวกเขาต้องการระบบทำความเย็นที่แข็งแกร่งซึ่งสามารถเพิ่มน้ำหนักและความซับซ้อน

เสียงรบกวนและการสั่นสะเทือน

มอเตอร์ PMSM มักจะเงียบและราบรื่นขึ้นให้ประสบการณ์การขับขี่ที่ดีขึ้นโดยเฉพาะในส่วน EV หรูหรา

ควบคุมและตอบสนอง

ธรรมชาติแบบซิงโครนัสของ PMSM ช่วยให้สามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำมากขึ้นจำเป็นสำหรับคุณสมบัติเช่นการเบรกแบบปฏิรูปและเวกเตอร์แรงบิดแบบไดนามิก

PMSM ปรับปรุงช่วง EV อย่างไร

ความวิตกกังวลในช่วงเป็นหนึ่งในอุปสรรคที่สำคัญที่สุดในการยอมรับ EV ดังนั้นการเพิ่มช่วงการขับขี่จึงเป็นสิ่งสำคัญที่สุดสำหรับผู้ผลิตรถยนต์ นี่คือที่ PMSM ส่องแสง

มอเตอร์ไฟฟ้าแบบซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรทำงานที่ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นการแปลงพลังงานของแบตเตอรี่ให้กลายเป็นความร้อนและความร้อนเหลือน้อยลง สิ่งนี้แปลเป็น:

• ช่วงขับรถที่ยาวขึ้นต่อการชาร์จ
• ลดการใช้พลังงานต่อไมล์
• ลดภาระของระบบทำความเย็นรักษาพลังงานแบตเตอรี่มากขึ้น

ตัวอย่างเช่นการทดสอบได้แสดงให้เห็นว่า EV ที่ติดตั้ง PMSM สามารถบรรลุช่วงที่สูงกว่าคู่เหนี่ยวนำมอเตอร์มากถึง 10-15% โดยใช้ขนาดแบตเตอรี่เท่ากัน

เหตุใด PMSM จึงเป็นที่ต้องการโดยแบรนด์ EV ชั้นนำ

ผู้ผลิต EV ชั้นนำของทุกวันนี้หลายคนเช่น BMW, Audi, Hyundai และแม้แต่ Tesla ในรุ่นที่ใหม่กว่า - กำลังรวมมอเตอร์ไฟฟ้าแบบซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรในระบบขับเคลื่อนของพวกเขา

เหตุผลในการตั้งค่า:

• ประสิทธิภาพในระดับ: PMSM ช่วยให้ผู้ผลิตรถยนต์สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของยานพาหนะโดยรวมโดยไม่เพิ่มขนาดแบตเตอรี่ช่วยลดต้นทุนการผลิตและน้ำหนักยานพาหนะ
• ความกะทัดรัด: มอเตอร์ PMSM มีขนาดเล็กลงสำหรับกำลังไฟเท่ากันนำเสนอความยืดหยุ่นในการออกแบบยานพาหนะ
• ความรู้สึกขับรถระดับพรีเมี่ยม: การส่งแรงบิดที่ราบรื่นและการดำเนินงานที่เงียบสงบสอดคล้องกับเป้าหมายของแบรนด์ EV จำนวนมากที่กำหนดเป้าหมายความหรูหราหรือส่วนประสิทธิภาพ
• การปฏิบัติตามกฎระเบียบ: ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นช่วยให้เป็นไปตามข้อบังคับCO₂และกฎระเบียบด้านพลังงานทั่วโลก
• ระบบมอเตอร์คู่: ในการตั้งค่าแบบคู่มอเตอร์ (เช่น EV แบบขับเคลื่อนทุกล้อ) PMSM มักใช้ในหน่วยไดรฟ์หลักเพื่อประสิทธิภาพในขณะที่มอเตอร์เหนี่ยวนำให้บริการบทบาทรองเพื่อลดการใช้วัสดุที่หายาก

ความท้าทายของ PMSM ในแอปพลิเคชัน EV

แม้จะมีข้อได้เปรียบ แต่มอเตอร์ PMSM ก็ไม่ได้ไม่มีข้อเสีย:

ความกังวลด้านต้นทุนและซัพพลายเชน

PMSM อาศัยแม่เหล็กที่หายากมากซึ่งส่วนใหญ่มาจากไม่กี่ประเทศ

ความผันผวนของราคาของวัสดุที่หายากเช่นนีโอไดเมียมอาจส่งผลกระทบต่อต้นทุนการผลิตมอเตอร์โดยรวม

ความเสี่ยง Demagnetization

ภายใต้สภาวะความร้อนสูงหรือโอเวอร์โหลดแม่เหล็กอาจสูญเสียคุณสมบัติแม่เหล็กบางส่วนส่งผลกระทบต่อความน่าเชื่อถือในระยะยาว

ระบบควบคุมที่ซับซ้อน

PMSM ต้องการตัวควบคุมมอเตอร์ที่ซับซ้อนเพื่อให้แน่ใจว่าการซิงโครไนซ์ที่ดีที่สุดและหลีกเลี่ยงระลอกแรงบิด

ความกังวลด้านสิ่งแวดล้อม

การขุดและประมวลผลองค์ประกอบที่หายากของโลกมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมีนัยสำคัญกระตุ้นให้ผู้ผลิตสำรวจวัสดุทางเลือกและวิธีการรีไซเคิล

แนวโน้มในอนาคตสำหรับมอเตอร์รถยนต์ EV

ในขณะที่ตลาด EV ยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่องมอเตอร์ไฟฟ้าแบบซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรจะยังคงเป็นแรงที่โดดเด่นด้วยประสิทธิภาพและประสิทธิภาพที่ไม่มีใครเทียบ อย่างไรก็ตามการวิจัยและนวัตกรรมยังคงดำเนินต่อไปในหลายทิศทาง:

แนวโน้มที่จะดู:

• ระบบมอเตอร์ไฮบริด: การรวม PMSM กับมอเตอร์ประเภทอื่น ๆ เพื่อประสิทธิภาพที่ดีที่สุดภายใต้สภาวะที่หลากหลาย
• PMSM ที่หายากแบบโลก: การพัฒนามอเตอร์โดยใช้เฟอร์ไรต์หรือวัสดุทางเลือกอื่น ๆ เพื่อลดการพึ่งพาอาศัยกันหายาก
• อัลกอริทึมการควบคุมมอเตอร์ขั้นสูง: ระบบควบคุมที่ขับเคลื่อนด้วย AI ซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพและการตอบสนองของมอเตอร์ให้เหมาะสม
• โซลูชั่น E-axle แบบบูรณาการ: PMSM จะมีบทบาทสำคัญในโซลูชันระบบส่งกำลังแบบบูรณาการที่รวมมอเตอร์อินเวอร์เตอร์และเกียร์เข้ากับหน่วยขนาดกะทัดรัด

สตาร์ทอัพและ OEM แบบดั้งเดิมเหมือนกันกำลังลงทุนใน R&D มอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อให้แน่ใจว่าภูมิทัศน์มอเตอร์รถยนต์ EV จะยังคงเป็นแบบไดนามิกและแข่งขันได้

บทสรุป

การเปลี่ยนไปสู่บานพับการขนส่งอย่างยั่งยืนเกี่ยวกับความสามารถของ EV Car Motors ในการส่งมอบประสิทธิภาพประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือที่ดีขึ้น มอเตอร์ไฟฟ้าแบบซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรได้พิสูจน์ตัวเองว่าเป็นเทคโนโลยีที่เหนือกว่าในโดเมนเหล่านี้ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่สอดคล้องกับเป้าหมายของแบรนด์ EV ชั้นนำ

ในขณะที่ความท้าทายเช่นต้นทุนวัสดุที่หายากและห่วงโซ่อุปทานยังคงอยู่ แต่อุตสาหกรรมยานยนต์ยังคงจัดการกับสิ่งเหล่านี้ผ่านนวัตกรรมการรีไซเคิลและการจัดหาเชิงกลยุทธ์ ความสมดุลของพลังงานประสิทธิภาพและความสามารถในการขับขี่ของ PMSM ทำให้เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจ - ไม่เพียง แต่สำหรับ EVs ในปัจจุบัน แต่สำหรับอนาคตของการเคลื่อนไหว

ในขณะที่ผู้ผลิตจำนวนมากยอมรับ PMSM เราสามารถคาดหวังว่ายานพาหนะไฟฟ้าจะมีประสิทธิภาพตอบสนองและสนุกสนานยิ่งขึ้นในยุคใหม่ของการขนส่งที่มีประสิทธิภาพสูงและยั่งยืน