AC Induction motor (ACIM) มอเตอร์ชนิดแรกที่ Tesla model S เลือกใช้ เป็นมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสแบบเหนี่ยวนำ (3 Phase AC induction motor) ที่ใช้แบบ 4 pole แทนที่จะใช้มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (DC Motor) หรือ 3 Phase Permanent magnet AC synchronous motor แบบที่ใช้ในรถไฮบริดหลายๆยี่ห้อ เป็นเหตุผลหนึ่งที่บริษัทใช้ชื่อ Tesla เนื่องจาก Nikola Tesla เป็นผู้คิดค้นมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับแบบเหนี่ยวนำ หลายท่านอาจจะสงสัยว่าทำไมไม่ใช้ DC Motor ทั้งที่แบตเตอรี่เป็นไฟฟ้ากระแสตรง จะต้องมีวงจรอินเวอร์เตอร์เปลี่ยนไฟตรงเป็นไฟสลับให้ยุ่งยากทำไม เหตุผลง่ายๆมีดังนี้
1. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3เฟสแบบเหนี่ยวนำ มีโครงสร้างที่ง่ายไม่จำเป็นต้องมีขดลวดในการช่วยในการเริ่มหมุนแบบ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 1เฟสแบบเหนี่ยวนำ และไม่ต้องมีแม่เหล็กถาวรแบบใน DC Motor ซึ่งหากต้องการกำลังมากจะต้องใช้แม่เหล็กที่มีคุณภาพสูงอย่าง Neodymium Magnets ซึ่งมีราคาสูงและหายาก(ผู้ผลิตรายใหญ่คือประเทศจีน)
2. มอเตอร์เหนี่ยวนำมีความทนทาน อายุการใช้งานนาน ไม่ต้องบำรุงรักษามากเหมือนกับ DC Motor ที่มีแปรงถ่านเพื่อจ่ายแรงดันป้อนให้กับโรเตอร์เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กเพื่อทำให้เกิดการหมุนซึ่งในขณะหมุนแปรงถ่านก็จะเสียดสีไปกับโรเตอร์ทำให้สึก
3. มอเตอร์เหนี่ยวนำมีน้ำหนักเบา และขนาดเล็ก และกำลังงานสูญเสียศูนย์น้อยกว่า DC Motor
4. มอเตอร์เหนี่ยวนำควบคุมความเร็วได้ง่าย โดยใช้การปรับเปลี่ยนแรงดัน หรือปรับเปลี่ยนความถี่ การปรับความถี่เป็นที่นิยมใช้มาก
ดูเหมือนว่ามอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3เฟสแบบเหนี่ยวนำ จะดีกว่า DC Motor ในหลายๆด้าน จริงๆแล้ว DC Motor ก็มีคุณสมบัติที่ดีกว่าอยู่หลายด้านเช่นแรงบิดที่สูงมาก แต่เมื่อเทียบกับราคา ความทนทานแล้ว และการควบคุมความเร็วที่ง่าย ดังนั้น Tesla จึงสรุปมาที่การใช้มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3เฟสแบบเหนี่ยวนำ
Tesla Model S Plaid ตัวใหม่ใช้มอเตอร์ชนิด ACIM เช่นกัน หลังจากที่เทสล่าได้แก้ไขปัญหา Eddy Current Loss ในแกน Rotor โดย ให้ Rotor Core เปลี่ยนมาใช้ CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymers) เป็น Sleeve หรือ Case เพื่อยึด Copper Bar (แท่งทองแดง) ไม่ให้ขยับตัวเมื่อความเร็ว Rotor ของมอเตอร์เข้าใกล้ 20,000 rpm. แปลได้ว่า Model S Plaid นั้นกลับมาใช้มอเตอร์ชนิด Induction Motor รุ่นพิเศษที่ทาง Tesla ได้พัฒนาขึ้นมาใหม่ โดยมี Rotor ทำมาจากแท่งทองแดงที่ฝังอยู่ในก้อนคาร์บอนไฟเบอร์ ซึ่งจะทำให้ไม่เกิด Eddy Current Lose หรือ ความสูญเสียเนื่องมาจากกระแสไหลวน บน Sleeve ที่ใช้ห่อแท่งทองแดง ซึ่ง Rotor ของ Induction Motor โดยทั่วไปมักจะใช้แท่งทองแดงหรือแท่งอลูมิเนียมฝังอยู่ในก้อนโลหะอัลลอยด์ที่มีส่วนผสมเป็นเหล็ก (Laminate Steel) แต่ก็ยังทำให้เกิดกระแสไหลวนอยู่ และมีขนาดลดลง อีกสาเหตุที่ Tesla กลับมาใช้มอเตอร์ชนิด Induction อาจเป็นเพราะว่า ACIM หรือ IM สามารถทำ MTPV (Maximum Torque Per Voltage) ได้สูงกว่ามอเตอร์ทุกชนิด รวมทั้ง PMSRM (ที่ใช้ในรถ Tesla Model S, Model 3, รุ่นหลังปี 2018 เป็นต้นมา)
มอเตอร์ที่เทสล่าปรับปรุงขึ้นมาใหม่นี้ ไม่ต้องใช้แร่หายากอย่างเช่น Neodymium (แม่เหล็กแรงสูง, 95% ของแร่ในโลกอยู่ที่จีน) มาเป็นส่วนประกอบใน Rotor ของมอเตอร์อีกต่อไป คาดว่านอกจาก Model S Plaid แล้ว รุ่นอื่นๆ ก็คงจะได้ใช้มอเตอร์รุ่นพิเศษนี้ในอีกไม่ช้าอย่างแน่นอนครับ
อ้างอิงจาก https://youtu.be/HtTm_XOHd7w
ฝากติดตามใน Facebook ; LinktechEV และ youtube, IG ; linktech_ev ด้วยนะครับ
บทความโดย : Thammakorn
เครดิตข้อมูลจาก Engineering Team, Facebook, IG
