स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर के डिजाइन में किन मापदंडों पर ध्यान देना चाहिए?

उनकी कॉम्पैक्टनेस और उच्च टॉर्क घनत्व के कारण, स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर्स का व्यापक रूप से कई औद्योगिक अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से पनडुब्बी प्रणोदन प्रणाली जैसे उच्च-प्रदर्शन ड्राइव सिस्टम के लिए।स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर्स को उत्तेजना, रोटर रखरखाव और नुकसान को कम करने के लिए स्लिप रिंग के उपयोग की आवश्यकता नहीं होती है।स्थायी चुंबक सिंक्रोनस मोटर्स अत्यधिक कुशल हैं और उद्योग में सीएनसी मशीन टूल्स, रोबोटिक्स और स्वचालित उत्पादन प्रणालियों जैसे उच्च-प्रदर्शन ड्राइव सिस्टम के लिए उपयुक्त हैं।

आम तौर पर, उच्च-प्रदर्शन मोटर प्राप्त करने के लिए स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर्स के डिजाइन और निर्माण में स्टेटर और रोटर संरचना दोनों पर विचार करना चाहिए।

स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर की संरचना

वायु-अंतराल चुंबकीय प्रवाह घनत्व:एसिंक्रोनस मोटर्स आदि के डिजाइन, स्थायी चुंबक रोटार के डिजाइन और स्टेटर वाइंडिंग्स को स्विच करने के लिए विशेष आवश्यकताओं के उपयोग के अनुसार निर्धारित किया जाता है।इसके अलावा, यह माना जाता है कि स्टेटर एक स्लॉटेड स्टेटर है।वायु अंतराल प्रवाह घनत्व स्टेटर कोर की संतृप्ति द्वारा सीमित है।विशेष रूप से, शिखर प्रवाह घनत्व गियर दांतों की चौड़ाई से सीमित होता है, जबकि स्टेटर का पिछला भाग अधिकतम कुल प्रवाह निर्धारित करता है।

इसके अलावा, स्वीकार्य संतृप्ति स्तर आवेदन पर निर्भर करता है।आमतौर पर, उच्च दक्षता वाली मोटरों में फ्लक्स घनत्व कम होता है, जबकि अधिकतम टॉर्क घनत्व के लिए डिज़ाइन की गई मोटरों में फ्लक्स घनत्व अधिक होता है।शिखर वायु अंतराल प्रवाह घनत्व आमतौर पर 0.7-1.1 टेस्ला की सीमा में होता है।यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह कुल फ्लक्स घनत्व है, यानी रोटर और स्टेटर फ्लक्स का योग।इसका मतलब यह है कि यदि आर्मेचर प्रतिक्रिया बल कम है, तो इसका मतलब है कि संरेखण टॉर्क अधिक है।

हालाँकि, एक बड़े अनिच्छा टोक़ योगदान को प्राप्त करने के लिए, स्टेटर प्रतिक्रिया बल बड़ा होना चाहिए।मशीन पैरामीटर दर्शाते हैं कि संरेखण टॉर्क प्राप्त करने के लिए बड़े एम और छोटे इंडक्शन एल की मुख्य रूप से आवश्यकता होती है।यह आमतौर पर आधार गति से नीचे संचालन के लिए उपयुक्त है क्योंकि उच्च प्रेरकत्व पावर फैक्टर को कम कर देता है।

स्थायी चुंबक सामग्री:

चुंबक कई उपकरणों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, इसलिए, इन सामग्रियों के प्रदर्शन में सुधार करना बहुत महत्वपूर्ण है, और वर्तमान में ध्यान दुर्लभ पृथ्वी और संक्रमण धातु-आधारित सामग्रियों पर केंद्रित है जो उच्च चुंबकीय गुणों के साथ स्थायी चुंबक प्राप्त कर सकते हैं।प्रौद्योगिकी के आधार पर, चुम्बकों में अलग-अलग चुंबकीय और यांत्रिक गुण होते हैं और अलग-अलग संक्षारण प्रतिरोध प्रदर्शित होते हैं।

एनडीएफईबी (एनडी2एफई14बी) और समैरियम कोबाल्ट (एसएम1सीओ5 और एसएम2सीओ17) चुंबक आज उपलब्ध सबसे उन्नत वाणिज्यिक स्थायी चुंबक सामग्री हैं।दुर्लभ पृथ्वी चुम्बकों के प्रत्येक वर्ग में विभिन्न प्रकार के ग्रेड होते हैं।NdFeB मैग्नेट का व्यवसायीकरण 1980 के दशक की शुरुआत में किया गया था।इनका आज कई अलग-अलग अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।इस चुंबक सामग्री की लागत (प्रति ऊर्जा उत्पाद) फेराइट चुंबक के बराबर है, और प्रति किलोग्राम के आधार पर, एनडीएफईबी चुंबक की लागत फेराइट चुंबक से लगभग 10 से 20 गुना अधिक है।

स्थायी चुम्बकों की तुलना करने के लिए उपयोग किए जाने वाले कुछ महत्वपूर्ण गुण हैं: अवशेष (श्री), जो स्थायी चुम्बक के चुंबकीय क्षेत्र की ताकत, बलपूर्वक बल (एचसीजे), विचुंबकीकरण का विरोध करने की सामग्री की क्षमता, ऊर्जा उत्पाद (बीएचमैक्स), घनत्व चुंबकीय ऊर्जा को मापता है। ;क्यूरी तापमान (टीसी), वह तापमान जिस पर सामग्री अपना चुंबकत्व खो देती है।नियोडिमियम मैग्नेट में उच्च अवशेष, उच्च जबरदस्ती और ऊर्जा उत्पाद होता है, लेकिन आम तौर पर निम्न क्यूरी तापमान प्रकार के होते हैं, उच्च तापमान पर अपने चुंबकीय गुणों को बनाए रखने के लिए नियोडिमियम टेरबियम और डिस्प्रोसियम के साथ काम करता है।

स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर डिज़ाइन

स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर (पीएमएसएम) के डिजाइन में, स्थायी चुंबक रोटर का निर्माण स्टेटर और वाइंडिंग की ज्यामिति को बदले बिना तीन-चरण प्रेरण मोटर के स्टेटर फ्रेम पर आधारित होता है।विशिष्टताओं और ज्यामिति में शामिल हैं: मोटर गति, आवृत्ति, ध्रुवों की संख्या, स्टेटर की लंबाई, आंतरिक और बाहरी व्यास, रोटर स्लॉट की संख्या।पीएमएसएम के डिज़ाइन में कॉपर लॉस, बैक ईएमएफ, आयरन लॉस और सेल्फ और म्यूचुअल इंडक्शन, मैग्नेटिक फ्लक्स, स्टेटर रेजिस्टेंस आदि शामिल हैं।

स्व-प्रेरकत्व और पारस्परिक प्रेरण की गणना:

इंडक्शन एल को हेनरी (एच) में, वेबर प्रति एम्पीयर के बराबर, फ्लक्स-उत्पादक वर्तमान I के लिए फ्लक्स लिंकेज के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जा सकता है।प्रारंभ करनेवाला एक उपकरण है जिसका उपयोग चुंबकीय क्षेत्र में ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए किया जाता है, ठीक उसी तरह जैसे एक संधारित्र विद्युत क्षेत्र में ऊर्जा को संग्रहीत करता है।इंडक्टर्स में आमतौर पर कॉइल्स होते हैं, जो आमतौर पर फेराइट या फेरोमैग्नेटिक कोर के चारों ओर लपेटे जाते हैं, और उनका इंडक्शन वैल्यू केवल कंडक्टर की भौतिक संरचना और उस सामग्री की पारगम्यता से संबंधित होता है जिसके माध्यम से चुंबकीय प्रवाह गुजरता है।

प्रेरकत्व ज्ञात करने के चरण इस प्रकार हैं:1. मान लीजिए कि कंडक्टर में करंट I है।2. यह निर्धारित करने के लिए कि बी पर्याप्त रूप से सममित है, बायोट-सावर्ट के नियम या एम्पीयर के लूप नियम (यदि उपलब्ध हो) का उपयोग करें।3. सभी सर्किटों को जोड़ने वाले कुल फ्लक्स की गणना करें।4. फ्लक्स लिंकेज प्राप्त करने के लिए कुल चुंबकीय प्रवाह को लूप की संख्या से गुणा करें, और आवश्यक मापदंडों का मूल्यांकन करके स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर का डिज़ाइन तैयार करें।

अध्ययन में पाया गया कि एसी स्थायी चुंबक रोटर सामग्री के रूप में एनडीएफईबी का उपयोग करने के डिजाइन ने वायु अंतराल में उत्पन्न चुंबकीय प्रवाह को बढ़ा दिया, जिसके परिणामस्वरूप स्टेटर की आंतरिक त्रिज्या में कमी आई, जबकि समैरियम कोबाल्ट स्थायी का उपयोग करने वाले स्टेटर की आंतरिक त्रिज्या चुंबक रोटर सामग्री बड़ी थी.नतीजे बताते हैं कि एनडीएफईबी में प्रभावी तांबे का नुकसान 8.124% कम हो गया है।स्थायी चुंबक सामग्री के रूप में समैरियम कोबाल्ट के लिए, चुंबकीय प्रवाह एक साइनसॉइडल भिन्नता होगी।आम तौर पर, उच्च-प्रदर्शन मोटर प्राप्त करने के लिए स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर्स के डिजाइन और निर्माण में स्टेटर और रोटर संरचना दोनों पर विचार करना चाहिए।

निष्कर्ष के तौर पर

स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर (पीएमएसएम) एक तुल्यकालिक मोटर है जो चुंबकत्व के लिए उच्च चुंबकीय सामग्री का उपयोग करती है, और इसमें उच्च दक्षता, सरल संरचना और आसान नियंत्रण की विशेषताएं हैं।इस स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर का अनुप्रयोग ट्रैक्शन, ऑटोमोटिव, रोबोटिक्स और एयरोस्पेस प्रौद्योगिकी में है।स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर्स की शक्ति घनत्व समान रेटिंग के प्रेरण मोटर्स की तुलना में अधिक है क्योंकि चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए कोई स्टेटर शक्ति समर्पित नहीं है।.

वर्तमान में, पीएमएसएम के डिज़ाइन के लिए न केवल उच्च शक्ति की आवश्यकता होती है, बल्कि कम द्रव्यमान और कम जड़त्व आघूर्ण की भी आवश्यकता होती है।