เครื่องจักรกลสนามแม่เหล็กขวาง
เครื่องจักรกลเชิงเส้น
เครื่องจักรกลสนามแม่เหล็กขวาง
เครื่องจักรกลเชิงเส้น
สนามแม่เหล็กไฟฟ้า
และการลอยตัวในอากาศ
ปกติแล้วรอบ ๆ แม่เหล็กจะมีแรงเหนี่ยวนำเกิดขึ้นซึ่งเรียกกันว่า “สนามแม่เหล็ก” เส้นแรงแม่เหล็กที่กระทำจากขั้วเหนือไปยังขั้วใต้จะมีหลายเส้นนั้นเราเรียกกันว่า “เส้นฟลักซ์” (Flux lines) ตามรูป เส้นแรงแม่เหล็กนี้จะกระทำต่อสิ่งที่อยู่รอบข้างในลักษณะของแรงกระทำหรือการเหนี่ยวนำได้
รูปที่ 1 การเกิดสนามแม่เหล็ก
กระแสไฟฟ้าเป็นการไหลของอิเล็กตรอนที่ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้นได้ ซึ่งถ้าหากมีอิเล็กตรอนเคลื่อนไหวขึ้นแล้วไปสร้างสนามแม่เหล็กได้ที่อื่นอีก จะเรียกได้ว่าเป็นผลจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้านั่นเอง
เมื่อมีแท่งแม่เหล็กเคลื่อนผ่านสายไฟฟ้าที่พันเป็นขด สนามแม่เหล็กจะสร้างพลังงานไฟฟ้าขึ้นในสาย
ไฟฟ้านั้น ซึ่งเป็นการเหนี่ยวนำทางสนามแม่เหล็กไฟฟ้านั่นเอง พลังงานไฟฟ้านี้จะสร้างแรงดันไฟฟ้าระหว่างปลายของสายไฟฟ้า กล่าวได้ว่าการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะต้องการการเคลื่อนที่ระหว่างขดลวดและแท่งแม่เหล็กเคลื่อนที่หรืออาจจะเคลื่อนที่ทั้งแม่เหล็กหรือขดลวดก็ได้ รูปที่ 2 แสดงถึงผลจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทำให้เกิดกระแสไหลขึ้นได้ในขดลวด
รูปที่ 2 ผลจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้า
ในการเคลื่อนที่ของแม่เหล็กนั้น สามารถอธิบายได้จากมอเตอร์ที่นำมาจัดทำเป็นแนวระนาบในเชิงเส้น คือ มอเตอร์อินดักชันเชิงเส้น ที่สามารถทำงานได้ในแนวราบ และมีการนำมาประยุกต็เป็นแนวคิดแรกเริ่มของรถไฟฟ้าแม่เหล็กลอยตัวที่มีลักษณะการเคลื่อนที่ด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าคล้ายกับมีเบาะลมรองรับอยู่ มอเตอร์ชนิดนี้เหมือนกับมอเตอร์อินดักชันที่มีขดลวดหลายเฟสจำนวนหลาย ๆ ชุดวางอยู่ในร่องโรเตอร์ตามรูปที่ 3
รูปที่ 3 ลักษณะของมอเตอร์เชิงเส้น
การลอยตัวของแม่เหล็กสามารถทำได้โดยใช้ระบบแรงดูดหรือระบบแรงผลัก หรือเป็นระบบที่ใช้ทั้งแรงดูดและแรงผลักร่วมกัน ทำให้รถไฟฟ้าลอยอยู่ในอากาศได้
ระบบแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic system- EMS) ขึ้นกับแรงดูดระหว่างแม่เหล็กไฟฟ้ากับรางเหล็กที่เป็นตัวนำแม่เหล็ก (เฟอร์โรแมกเนติก) ตามรูปที่ 4 แรงดูดที่เพิ่มขึ้นจะทำให้ระยะลดลง กระแสแม่เหล็กจะถูกควบคุมเพื่อให้ความสูงที่ลอยตัวอยู่ในระดับที่ออกแบบไว้ ซึ่งโดยส่วนใหญ่จะประมาณ 2-3 เซนติเมตร
รูปที่ 4 การลอยตัวทางแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยแรงดูดโดยแม่เหล็กไฟฟ้าแขวนต่ำกว่าราง
รูปที่ 5 เป็นรถไฟฟ้าทรานสราปิด TR-07 ของเยอรมันที่ลอยตัวอยู่ในอากาศจากแรงดูดแม่เหล็ก โดยชุดแยกแม่เหล็กไฟฟ้าชุดหนึ่งจะให้แรงในแนวนอนที่เป็นแรงผลักดันที่กระทำโดยสนามแม่เหล็กเคลื่อนที่ไปตามราง รถไฟฟ้านี้สามารถบรรทุกผู้โดยสาร 200 คนที่ความเร็วสูงสุด 500 กิโลเมตรต่อชั่วโมง โดยลอยในอากาศสูง 8 มม. และใช้กำลังไฟฟ้าประมาณ 43 เมกกะวัตต์ ที่ความเร็ว 400 กิโลเมตรต่อชั่วโมง
รูปที่ 5 รายละเอียดของระบบไฟฟ้าแม่เหล็กลอยตัวแมกเลฟทรานสราปิดของเยอรมัน
รูปที่ 6 การลอยตัวทางแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยแรงผลักโดยแม่เหล็กไฟฟ้าอยู่สูงกว่าราง
แมกเลฟทรานสราปิด
ของ ผศ. ถาวร อมตกิตติ์
โดยปกติแล้วมอเตอร์ส่วนใหญ่จะทำงานโดยได้รับพลังงานจากการหมุน แต่มอเตอร์เชิงเส้นนี้เป็นมอเตอร์ที่เคลื่อนเป็นเส้นตรง ซึ่งถือว่าเป็นมอเตอร์เหนี่ยวนำชนิดหนึ่ง มอเตอร์เชิงเส้นมักใช้ในการขับเคลื่อนรถไฟที่ยกด้วยแรงแม่เหล็ก
ตัวอย่างของการยกด้วยแม่เหล็กเช่น รถไฟแมกเลฟ (maglev train) ซึ่งเป็นรถไฟที่วิ่งด้วยความเร็วสูง โดยจะใช้หลักการของสนามแม่เหล็กช่วยพยุงรถไฟไว้ไม่ให้ติดกับราง อันจะส่งผลให้รถไฟสามารถวิ่งได้เร็วขึ้นเนื่องจากมีแรงเสียดทานต่ำ
