เด็ก 17 สุดเจ๋ง ! ทำมอเตอร์ไร้แม่เหล็กแบบใหม่ให้แรงบิดสูงกว่าเดิม 39% !

มอเตอร์เป็นหนึ่งในกลไกขับเคลื่อนพื้นฐานของเครื่องจักรหลากหลายชนิด และเป็นส่วนสำคัญของรถยนต์พลังงานไฟฟ้า (EV) ด้วยเช่นกัน ในทางเทคนิคแล้วมอเตอร์นั้นมีหลากหลายประเภทขึ้นอยู่กับคุณสมบัติการให้กำเนิดแรงบิดและวัสดุที่ใช้ รวมไปถึงมอเตอร์ที่เรียกว่ามอเตอร์ไร้แม่เหล็กด้วยเช่นกัน โดยทั่วไปแล้วมอเตอร์ไร้แม่เหล็กนั้นไม่นิยมใช้งานกับระบบที่ต้องการแรงบิดสูง แต่การประดิษฐ์มอเตอร์ไร้แม่เหล็กของนักเรียนวัย 17 ปี จากสหรัฐอเมริกากำลังจะเปลี่ยนหน้าประวัติศาสตร์ใหม่ของเทคโนโลยีมอเตอร์ เพราะนักเรียนคนนี้ได้ทำให้มอเตอร์ประเภทนี้มีแรงบิดเพิ่มขึ้นด้วยวัสดุและการออกแบบที่เรียบง่ายกว่าเดิม

มอเตอร์ไร้แม่เหล็ก มีชื่อเรียกอย่างเป็นทางการว่า มอเตอร์ไฟฟ้าชนิดซิงโครนัสรีลักแตนซ์ (Synchronous Reluctance Motor) เป็นมอเตอร์ที่สร้างสนามแม่เหล็กด้วยแผ่นกั้นสนามแม่เหล็ก (Magnetic Flux) แต่ไม่มีการติดตั้งขดลวดหรือแม่เหล็กลงในแกนกลางมอเตอร์แต่อย่างใด จึงเป็นที่มาของชื่อเรียกว่ามอเตอร์ไร้แม่เหล็ก นิยมใช้งานในหลากหลายส่วนของรถยนต์พลังงานไฟฟ้า ยกเว้นส่วนขับเคลื่อนตัวรถ เพราะมอเตอร์ชนิดนี้ไม่มีกำลังมากพอเมื่อเทียบกับมอเตอร์แม่เหล็กที่มีขนาดเท่ากัน

อย่างไรก็ตาม โรเบิร์ต แซนโซน (Robert Sansone) นักเรียนมัธยมปลายจาก ฟอร์ตเพียร์ซ เซนทรัล (Fort Pierce Central High School) รัฐฟลอริดา ได้พัฒนาการออกแบบภายในมอเตอร์ไร้แม่เหล็กขึ้นมาใหม่ทั้งหมด โดยมีพื้นฐานเป็นวัสดุที่หาได้ง่าย ๆ อย่างสายทองแดง, จานหมุนเหล็ก (Steel Rotor) และชิ้นส่วนพลาสติกต่าง ๆ ที่ทำจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ (3D-printed Plastic) แล้วนำมาประกอบขึ้นเป็นมอเตอร์ไร้แม่เหล็ก ก่อนจะนำไปทดสอบด้วยเครื่องวัดความเร็วรอบ (Tachometer) เพื่อสรุปผลว่ามอเตอร์ไร้แม่เหล็กของเขานั้นมีแรงบิด (Torque) มากกว่ามอเตอร์ไร้แม่เหล็กทั่ว ๆ ไป ที่ใช้ไฟฟ้าเท่ากันถึง 39%

ผลงานของโรเบิร์ต แซนโซน (Robert Sansone) ได้รับรางวัลชนะเลิศในการประกวดโครงงานวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์นานาชาติ (International Science and Engineering Fair: ISEF) ซึ่งเป็นการประกวดที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในโลกสำหรับรุ่นนักเรียนมัธยมปลาย พร้อมรับรางวัลมูลค่า 75,000 ดอลลาร์สหรัฐ หรือราว ๆ 2.6 ล้านบาท เมื่อช่วงเดือนพฤษภาคมที่ผ่านมา แต่นี่เป็นเพียงหนึ่งในความสำเร็จของเขาเท่านั้น เพราะยังมีผลงานรวมอีกไม่ต่ำกว่า 60 ชิ้นงาน ที่เขาได้คิดค้นขึ้นมา และเชื่อได้ว่าจะเพิ่มจำนวนอีกในอนาคต

ในขณะเดียวกัน ผลงานมอเตอร์ไร้แม่เหล็กของโรเบิร์ต แซนโซน (Robert Sansone) จะเปิดทางการใช้งานกับระบบขับเคลื่อนของรถยนต์พลังงานไฟฟ้า (EV) มากขึ้น เนื่องจากมอเตอร์กำลังสูงในปัจจุบันจำเป็นต้องพึ่งพาแร่แรร์เอิร์ธ (Rare Earth) ที่มีต้นทุนสูงนั่นเอง

ที่มาข้อมูล Interesting Engineering, NECTEC

ที่มารูปภาพ Society for Science