หลักการทำงานและสถานะการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวร

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวร หมายถึง อุปกรณ์ผลิตพลังงานที่แปลงพลังงานกลจากพลังงานความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวรมีข้อดีคือ ขนาดเล็ก การสูญเสียต่ำ และประสิทธิภาพสูง เนื่องจากมีการให้ความสำคัญกับการประหยัดพลังงานและการรักษาสิ่งแวดล้อมในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวรมากขึ้น จึงจำเป็นต้องมีการวิจัยเกี่ยวกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าประเภทนี้ เทคโนโลยีไร้แปรงถ่านสามารถนำไปใช้ได้ในหลายสถานการณ์ จึงมักใช้กับมอเตอร์ขนาดเล็กและขนาดจิ๋ว เมื่อใช้แหล่งจ่ายไฟแบบปรับความถี่ได้ มอเตอร์แม่เหล็กถาวรยังสามารถใช้ในระบบส่งกำลังควบคุมความเร็วได้อีกด้วย ด้วยการพัฒนาและปรับปรุงประสิทธิภาพของวัสดุแม่เหล็กถาวรอย่างต่อเนื่อง มอเตอร์แม่เหล็กถาวรจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในหลากหลายสาขา เช่น เครื่องใช้ในครัวเรือน อุปกรณ์ทางการแพทย์ รถยนต์ การบิน และการป้องกันประเทศ
หลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวร:
เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีโรเตอร์สองตัวและสเตเตอร์หนึ่งตัว โรเตอร์อยู่ทั้งสองด้านของสเตเตอร์ โรเตอร์ประกอบด้วยแม่เหล็กถาวรเรียงเป็นวงกลม กำลังและแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขึ้นอยู่กับขนาดของแม่เหล็กถาวร เส้นผ่านศูนย์กลางของขดลวด และจำนวนรอบของขดลวด

มอเตอร์ของรถยนต์ไฟฟ้าเป็นมอเตอร์แบบจานที่มีแกนเหล็ก ซึ่งสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้โดยไม่ต้องดัดแปลง เมื่อมีโหลดในระหว่างการผลิตกระแสไฟฟ้า มันจะจมลง แม่เหล็กทรงพลังสำหรับทำเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวรนั้นมีราคาแพงมาก หากคุณต้องการเล่น คุณสามารถสร้างเครื่องขนาดเล็กได้ มีแม่เหล็กขนาดเล็กที่แข็งแรงอยู่ในมอเตอร์ของรถยนต์ไฟฟ้าที่ถูกทิ้งแล้ว ซึ่งสามารถนำมาเล่นได้

โครงสร้างสเตเตอร์และหลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวรนั้นเหมือนกับมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับแบบอะซิงโครนัส โดยส่วนใหญ่จะเป็นแบบสี่ขั้ว ขดลวดสามเฟสถูกจัดเรียงในรูปแบบสี่ขั้ว และจะสร้างสนามแม่เหล็กหมุนสี่ขั้วเมื่อได้รับพลังงาน

ความแตกต่างระหว่างมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรกับมอเตอร์อะซิงโครนัสทั่วไปอยู่ที่โครงสร้างของโรเตอร์ ขั้วแม่เหล็กถาวรติดตั้งอยู่บนโรเตอร์ โดยติดตั้งอยู่บนพื้นผิวรอบวงของแกนโรเตอร์ ขั้วแม่เหล็กและฟลักซ์แม่เหล็กจะหันเข้าหากัน นี่คือโรเตอร์แบบ 4 ขั้ว ตามหลักการของความต้านทานแม่เหล็กต่ำ ฟลักซ์แม่เหล็กจะไหลไปตามเส้นทางที่มีความต้านทานแม่เหล็กต่ำเสมอ และโรเตอร์จะถูกดึงให้หมุนด้วยแรงดึงดูดของแม่เหล็ก ดังนั้น โรเตอร์แม่เหล็กถาวรจะหมุนไปพร้อมกับสนามแม่เหล็กหมุนที่เกิดจากสเตเตอร์

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวรเป็นผลิตภัณฑ์ประหยัดพลังงาน โครงสร้างโรเตอร์แม่เหล็กถาวรช่วยขจัดพลังงานกระตุ้นที่จำเป็นในการสร้างสนามแม่เหล็กของโรเตอร์ และการสูญเสียทางกลที่เกิดจากแรงเสียดทานระหว่างแปรงถ่านและวงแหวนสลิป ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวรได้อย่างมาก เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบกระตุ้นทั่วไปมีประสิทธิภาพเฉลี่ยเพียง 45% ถึง 55% ในช่วงความเร็ว 1500 รอบต่อนาทีถึง 6000 รอบต่อนาที ในขณะที่ประสิทธิภาพเฉลี่ยของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวรสามารถสูงถึง 75% ถึง 80%

ด้วยการใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบสตาร์ทเอง จึงไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟกระตุ้นภายนอก เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ตราบใดที่มันหมุน เมื่อแบตเตอรี่เสียหาย ตราบใดที่เครื่องยนต์ยังทำงานอยู่ ระบบชาร์จไฟของรถยนต์ก็ยังคงทำงานได้ตามปกติ หากรถไม่มีแบตเตอรี่ ก็สามารถสตาร์ทได้โดยการเขย่าแฮนด์หรือเลื่อนรถ