ประวัติความเป็นมาของมอเตอร์เริ่มต้นด้วยการค้นพบปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้าในต้นศตวรรษที่ 19 และค่อยๆ กลายเป็นหนึ่งในระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่สำคัญที่สุดในยุคอุตสาหกรรม ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยี วิศวกรและช่างเทคนิคได้คิดค้นมอเตอร์หลายประเภท รวมถึงมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (DC) มอเตอร์เหนี่ยวนำ และมอเตอร์ซิงโครนัส
มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM) ชนิดหนึ่ง มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมีประวัติอันยาวนาน อย่างไรก็ตาม ในช่วงแรกๆ เนื่องจากความยากลำบากในการสตาร์ทและการเปลี่ยนความเร็ว จึงไม่ค่อยมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย ยกเว้นในการใช้งานทางอุตสาหกรรมที่มีกลไกการควบคุมที่มีราคาแพง อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการปรับปรุงแม่เหล็กถาวรอันทรงพลังและการเพิ่มความตระหนักในการประหยัดพลังงานของผู้คน มอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านก็ได้พัฒนาอย่างรวดเร็วในด้านต่างๆ
ความแตกต่างระหว่างมอเตอร์แบบมีแปรงถ่าน DC และมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่าน
มอเตอร์แบบมีแปรงถ่านกระแสตรง (มักเรียกว่ามอเตอร์กระแสตรง) มีคุณลักษณะของการควบคุมที่ดี ประสิทธิภาพสูง และการย่อขนาดได้ง่าย เป็นมอเตอร์ประเภทที่ใช้กันมากที่สุด เมื่อเปรียบเทียบกับมอเตอร์แบบมีแปรงถ่าน DC มอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านไม่จำเป็นต้องใช้แปรงและสับเปลี่ยน จึงมีอายุการใช้งานยาวนาน บำรุงรักษาง่าย และมีเสียงรบกวนในการทำงานต่ำ นอกจากนี้ ไม่เพียงแต่มีความสามารถในการควบคุมมอเตอร์กระแสตรงสูงเท่านั้น แต่ยังมีอิสระทางโครงสร้างในระดับสูง และง่ายต่อการฝังลงในอุปกรณ์ ด้วยข้อดีเหล่านี้ การใช้งานมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านจึงค่อยๆ ขยายออกไป ปัจจุบันมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อุตสาหกรรม อุปกรณ์สำนักงานอัตโนมัติ และเครื่องใช้ในครัวเรือน
สภาพการทำงานของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน
เมื่อมอเตอร์ไร้แปรงถ่านทำงาน แม่เหล็กถาวรจะถูกใช้เป็นโรเตอร์ (ด้านหมุน) ก่อน และขดลวดจะถูกใช้เป็นสเตเตอร์ (ด้านคงที่) จากนั้นวงจรอินเวอร์เตอร์ภายนอกจะควบคุมการสลับกระแสไปที่คอยล์ตามการหมุนของมอเตอร์ มอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านใช้ร่วมกับวงจรอินเวอร์เตอร์ที่ตรวจจับตำแหน่งของโรเตอร์และนำกระแสไฟฟ้าเข้าสู่ขดลวดตามตำแหน่งของโรเตอร์
มีสามวิธีหลักในการตรวจจับตำแหน่งของโรเตอร์ วิธีหนึ่งคือการตรวจจับกระแส ซึ่งเป็นเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการควบคุมเชิงสนามแม่เหล็ก ประการที่สองคือการตรวจจับเซ็นเซอร์ฮอลล์ซึ่งใช้เซ็นเซอร์ฮอลล์สามตัวในการตรวจจับตำแหน่งโรเตอร์ผ่านสนามแม่เหล็กของโรเตอร์ วิธีที่สามคือการตรวจจับแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ซึ่งจะตรวจจับตำแหน่งของโรเตอร์ผ่านการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดจากการหมุนของโรเตอร์ ซึ่งเป็นหนึ่งในวิธีการตรวจจับตำแหน่งของมอเตอร์เหนี่ยวนำ
มีวิธีการควบคุมพื้นฐานสองวิธีสำหรับมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่าน นอกจากนี้ ยังมีวิธีการควบคุมบางอย่างที่ต้องใช้การคำนวณที่ซับซ้อน เช่น การควบคุมเวกเตอร์และการควบคุมสนามแบบอ่อน
ไดรฟ์คลื่นสี่เหลี่ยม
ตามมุมการหมุนของโรเตอร์ สถานะการสลับขององค์ประกอบพลังงานของวงจรอินเวอร์เตอร์จะถูกเปลี่ยน จากนั้นทิศทางปัจจุบันของขดลวดสเตเตอร์จะเปลี่ยนเพื่อหมุนโรเตอร์
ไดรฟ์คลื่นไซน์
โรเตอร์ถูกหมุนโดยการตรวจจับมุมการหมุนของโรเตอร์ สร้างกระแสสลับสามเฟสโดยมีการเปลี่ยนเฟส 120 องศาในวงจรอินเวอร์เตอร์ จากนั้นเปลี่ยนทิศทางปัจจุบันและขนาดของคอยล์สเตเตอร์
ปัจจุบันมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ รวมถึงเครื่องใช้ในครัวเรือน อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ อุปกรณ์อุตสาหกรรม ระบบอัตโนมัติในสำนักงาน หุ่นยนต์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา ในอนาคต ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีมอเตอร์ การใช้งานมอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปรงถ่านจะมีพื้นที่การพัฒนาที่กว้างขึ้น
