1809310117-00-SamariumIronNitride-Magnet

ข้ามข้อจำกัดทางเทคโนโลยีมอเตอร์รถไฟฟ้าด้วย “Post Neodymium”

อัปเดตล่าสุด 20 ก.ย. 2561
  • Share :
  • 930 Reads   

ขั้นสุดของเทคโนโลยีขึ้นรูปโลหะผง เพื่ออุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้า
 
สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าแล้ว มอเตอร์คือชิ้นส่วนที่มีความสำคัญสูงสุด ไม่ต่างจากเครื่องยนต์เชื้อเพลิงในรถยนต์ทั่วไป โดยการทำงานของมอเตอร์จะดีแค่ไหนนั้นขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของแม่เหล็กถาวร (Permanent Magnets) ซึ่งการพัฒนามอเตอร์รถยนต์ไฟฟ้าในปัจจุบันได้เลือกใช้แม่เหล็กนีโอดิเมียม (Neodymium Magnet) เป็นแม่เหล็กถาวร อย่างไรก็ตาม การพัฒนามอเตอร์กำลังจะมาถึงทางตัน เนื่องจากประสิทธิภาพของแม่เหล็กนีโอดิเมียมกำลังจะถึงขีดจำกัดในทางทฤษฎี ทำให้เกิดความจำเป็นต้องหาแม่เหล็กชนิดอื่นมาใช้ทดแทน ซึ่ง National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) ได้มุ่งพัฒนาแม่เหล็ก “Post Neodymium”  โดยใช้วัสดุแม่เหล็กอื่นมาทดแทน เพื่อนำมาใช้แทนที่แม่เหล็กนีโอดิเมียม
 

แม่เหล็กนีโอดิเมียม (Neodymium Magnet) นั้นถูกพัฒนาขึ้นจากแม่เหล็กแบบเผาผนึก (Sintered Magnet) โดยมีกระบวนการผลิต คือ นำผงแม่เหล็กซึ่งได้จากการขัดหรือสังเคราะห์ทางเคมีมาขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์ แล้วเผาที่อุณหภูมิสูง ซึ่งแม่เหล็กแบบเผาผนึก มีคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพที่โดดเด่น และสามารถผลิตได้ง่าย อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้สามารถใช้ในการผลิตแม่เหล็ก Post Neodymium ได้ยาก ทำให้เทคโนโลยีการผลิตแม่เหล็กที่ก้าวหน้ากว่าปัจจุบันจึงเป็นสิ่งจำเป็น
 
ข้ามข้อจำกัด
 
ด้วยเหตุนี้เอง การพัฒนาแม่เหล็กถาวรชนิดใหม่ในระดับสากลจึงไม่ค่อยมีความคืบหน้ามากนัก และในการประชุมระดับนานาชาติ พบว่ากว่า 70% ของรายงานการวิจัยแม่เหล็กยังคงเป็นแม่เหล็กนีโอดิเมียม และนอกเหนือจากเหตุผลด้านเทคโนโลยีแล้ว อีกหนึ่งอุปสรรค คือ อุปกรณ์ในการวิจัยผงโลหะคุณภาพสูงนั้นจัดหาได้ยาก โดยมีตัวอย่างที่ชัดเจน เช่น การที่วัสดุแม่เหล็กทำปฏิกิริยากับออกซิเจนได้ง่าย ทำให้มีความจำเป็นต้องควบคุมอัตราส่วนความเข้มข้นของออกซิเจนในอากาศให้อยู่ที่เพียง 1 : 2,000,000 ตลอดกระบวนการผลิต
 
AIST เริ่มการพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อการวิจัยแม่เหล็กเมื่อ 7 ปีที่แล้ว ซึ่งปัจจุบัน AIST ประสบความสำเร็จในการเผาผนึกแม่เหล็กภายใต้สภาวะออกซิเจนต่ำในทุกกระบวนการแล้ว และศูนย์วิจัยที่มีเทคโนโลยีการผลิตเช่นนี้มีเพียงไม่กี่แห่งในโลก
 
ปัจจุบัน AIST อยู่ระหว่างการพัฒนาแม่เหล็ก Samarium-Iron Nitride ซึ่งตามทฤษฎีแล้ว เป็นแม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าแม่เหล็กดิโอนีเมียม และเป็นแม่เหล็กที่สามารถผลิตได้ยากเป็นอย่างยิ่ง อย่างไรก็ตาม AIST ได้ประสบความสำเร็จเป็นรายแรกของโลกที่สามารถผลิตแม่เหล็กชนิดนี้ขึ้นมาได้ อีกทั้งสามารถผลิตจากผงแม่เหล็กที่มีแรงแม่เหล็กสูงถึง 3 Tesla อีกด้วย
 
เพื่ออุตสาหกรรมแห่งอนาคต


 แม่เหล็ก Samarium-Iron Nitride นี้ นอกจากจะเป็นที่ต้องการอย่างยิ่งในการนำไปใช้พัฒนามอเตอร์รถยนต์ไฟฟ้าแล้ว ยังมีความต้องการนำไปใช้ในการพัฒนาเทคโนโลยีที่ต้องการแม่เหล็กประสิทธิภาพสูงในภาคอื่น ๆ ซึ่ง AIST อยู่ระหว่างการวิจัยแม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพสูงกว่านี้ขึ้นไปอีก ตามทฤษฎีนั้น แม่เหล็ก Nano Composite และแม่เหล็กชนิด ThMn12 (ThMn12‐Type Magnets) เป็นแม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพสูงสุด อย่างไรก็ตามยังไม่มีผู้ประสบความสำเร็จในการขึ้นรูปแม่เหล็กทั้ง 2 ชนิดนี้แต่อย่างใด ซึ่ง AIST อยู่ระหว่างการทดลองใช้พลาสม่าขึ้นรูปแม่เหล็กทั้งคู่ในขณะนี้ คาดการณ์ว่า แม่เหล็กที่พัฒนาขึ้นจะมีประโยชน์ต่ออุตสาหกรรมยานยนต์และอากาศยานเป็นอย่างยิ่งในภายภาคหน้า