การเลือกมอเตอร์ที่เหมาะสม: พื้นฐานของแรงบิด ความเร็ว และขนาด

มีหลายประเภทมอเตอร์ไร้แกนในโลกนี้ มีมอเตอร์ขนาดใหญ่และมอเตอร์ขนาดเล็ก มอเตอร์ชนิดหนึ่งที่สามารถเคลื่อนที่ไปมาได้โดยไม่ต้องหมุน มองเผินๆ แล้วอาจไม่ชัดเจนว่าทำไมถึงมีราคาแพง อย่างไรก็ตาม การเลือกใช้มอเตอร์แต่ละประเภทนั้นมีเหตุผลอยู่เบื้องหลังมอเตอร์ไร้แกนดังนั้น มอเตอร์ไฟฟ้าในอุดมคติควรมีคุณสมบัติ ประสิทธิภาพ หรือลักษณะใดบ้าง?

จุดประสงค์ของชุดบทความนี้คือเพื่อให้ความรู้เกี่ยวกับวิธีการเลือกเครื่องยนต์ที่เหมาะสม เราหวังว่าจะเป็นประโยชน์ในการเลือกเครื่องยนต์ และหวังว่ามันจะช่วยให้ผู้คนเรียนรู้ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับเครื่องยนต์ได้

1. แรงบิด

แรงบิด คือ แรงที่ทำให้เกิดการหมุนมอเตอร์ไร้แกนมอเตอร์ไร้แปรงถ่านได้รับการออกแบบในหลากหลายวิธีเพื่อเพิ่มแรงบิด ยิ่งจำนวนรอบของขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้ามากเท่าไร แรงบิดก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เนื่องจากข้อจำกัดด้านขนาดของขดลวดแบบตายตัว จึงมีการใช้ลวดเคลือบฉนวนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ มอเตอร์ไร้แปรงถ่านของเรามีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกให้เลือก 16 มม., 20 มม., 22 มม., 24 มม., 28 มม., 36 มม., 42 มม. และ 50 มม. เนื่องจากขนาดของขดลวดจะเพิ่มขึ้นตามขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของมอเตอร์ จึงสามารถเพิ่มแรงบิดได้สูงขึ้น

แม่เหล็กแรงสูงถูกนำมาใช้เพื่อสร้างแรงบิดขนาดใหญ่โดยไม่ต้องเปลี่ยนขนาดของมอเตอร์ แม่เหล็กหายากเป็นแม่เหล็กถาวรที่ทรงพลังที่สุด รองลงมาคือแม่เหล็กแมกนีเซียมโคบอลต์ อย่างไรก็ตาม แม้จะใช้แม่เหล็กแรงสูงเพียงอย่างเดียว แรงแม่เหล็กก็จะรั่วไหลออกจากมอเตอร์ และแรงแม่เหล็กที่รั่วไหลออกมาจะไม่เพิ่มแรงบิด เพื่อให้สามารถใช้ประโยชน์จากแรงแม่เหล็กแรงสูงได้อย่างเต็มที่ จึงมีการใช้แผ่นเหล็กแม่เหล็กไฟฟ้าบางๆ มาเคลือบเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของวงจรแม่เหล็ก

2. ความเร็ว (รอบ)

ความเร็วของมอเตอร์ไฟฟ้าโดยทั่วไปเรียกว่า "ความเร็ว" ซึ่งหมายถึงจำนวนรอบที่มอเตอร์หมุนต่อหน่วยเวลา เมื่อเทียบกับแรงบิด การเพิ่มจำนวนรอบการหมุนนั้นไม่ใช่เรื่องยากในทางเทคนิค เพียงแค่ลดจำนวนรอบของขดลวดเพื่อเพิ่มจำนวนรอบการหมุน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากแรงบิดจะลดลงเมื่อจำนวนรอบการหมุนเพิ่มขึ้น จึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องตอบสนองความต้องการทั้งแรงบิดและความเร็วในการหมุน

นอกจากนี้ หากใช้งานที่ความเร็วสูง ควรใช้ตลับลูกปืนแบบลูกบอลแทนตลับลูกปืนธรรมดา ยิ่งความเร็วสูง การสูญเสียจากแรงเสียดทานก็จะยิ่งมากขึ้น และอายุการใช้งานของมอเตอร์ก็จะสั้นลง ขึ้นอยู่กับความแม่นยำของเพลา ยิ่งความเร็วสูง ปัญหาเรื่องเสียงและการสั่นสะเทือนก็จะยิ่งมากขึ้น เนื่องจากมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านไม่มีแปรงถ่านหรือคอมมิวเทเตอร์ จึงทำให้เกิดเสียงและการสั่นสะเทือนน้อยกว่ามอเตอร์แบบมีแปรงถ่าน (ซึ่งมีการสัมผัสระหว่างแปรงถ่านกับคอมมิวเทเตอร์ที่หมุนอยู่)

3. ขนาด

เมื่อพูดถึงมอเตอร์ไฟฟ้าในอุดมคติ ขนาดของมอเตอร์ก็เป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อประสิทธิภาพ แม้ว่าความเร็ว (การหมุน) และแรงบิดจะเพียงพอ แต่ก็ไม่มีประโยชน์อะไรหากไม่สามารถติดตั้งในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายได้

หากคุณต้องการเพิ่มความเร็วเพียงอย่างเดียว คุณสามารถลดจำนวนรอบของลวดได้ ถึงแม้จำนวนรอบจะน้อย แต่ก็จะไม่หมุนหากไม่มีแรงบิดขั้นต่ำ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องหาวิธีเพิ่มแรงบิด

นอกจากการใช้แม่เหล็กแรงสูงที่กล่าวมาข้างต้นแล้ว การเพิ่มรอบการทำงานของขดลวดก็มีความสำคัญเช่นกัน เราได้พูดถึงการลดจำนวนขดลวดเพื่อให้ได้จำนวนรอบที่เพียงพอ แต่ไม่ได้หมายความว่าขดลวดนั้นพันหลวมแต่อย่างใด

การเปลี่ยนจากการลดจำนวนขดลวดเป็นการใช้ลวดเส้นหนาแทน สามารถให้กระแสไฟฟ้าสูงและแรงบิดสูงได้ที่ความเร็วรอบเท่าเดิม ปัจจัยด้านพื้นที่เป็นตัวบ่งชี้ว่าขดลวดพันแน่นแค่ไหน ไม่ว่าจะเป็นการเพิ่มจำนวนขดลวดเส้นบางหรือลดจำนวนขดลวดเส้นหนา ล้วนเป็นปัจจัยสำคัญในการเพิ่มแรงบิด