કાયમી ચુંબક સિંક્રનસ મોટરની ડિઝાઇનમાં કયા પરિમાણો પર ધ્યાન આપવું જોઈએ?

તેમની કોમ્પેક્ટનેસ અને ઉચ્ચ ટોર્ક ઘનતાને લીધે, કાયમી ચુંબક સિંક્રનસ મોટર્સનો ઉપયોગ ઘણી ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશનોમાં થાય છે, ખાસ કરીને સબમરીન પ્રોપલ્શન સિસ્ટમ્સ જેવી ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ડ્રાઇવ સિસ્ટમ્સ માટે.કાયમી ચુંબક સિંક્રનસ મોટર્સને ઉત્તેજના, રોટર જાળવણી અને નુકસાન ઘટાડવા માટે સ્લિપ રિંગ્સના ઉપયોગની જરૂર નથી.કાયમી ચુંબક સિંક્રનસ મોટર્સ અત્યંત કાર્યક્ષમ છે અને ઉદ્યોગમાં CNC મશીન ટૂલ્સ, રોબોટિક્સ અને ઓટોમેટેડ પ્રોડક્શન સિસ્ટમ્સ જેવી ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ડ્રાઇવ સિસ્ટમ્સ માટે યોગ્ય છે.

સામાન્ય રીતે, સ્થાયી ચુંબક સિંક્રનસ મોટર્સની ડિઝાઇન અને બાંધકામમાં ઉચ્ચ-પ્રદર્શનવાળી મોટર મેળવવા માટે સ્ટેટર અને રોટર સ્ટ્રક્ચર બંનેને ધ્યાનમાં લેવું આવશ્યક છે.

કાયમી ચુંબક સિંક્રનસ મોટરનું માળખું

એર-ગેપ મેગ્નેટિક ફ્લક્સ ડેન્સિટી:અસુમેળ મોટર્સ, વગેરેની ડિઝાઇન, કાયમી ચુંબક રોટરની ડિઝાઇન અને સ્ટેટર વિન્ડિંગ્સને સ્વિચ કરવા માટે વિશેષ આવશ્યકતાઓનો ઉપયોગ અનુસાર નક્કી કરવામાં આવે છે.વધુમાં, એવું માનવામાં આવે છે કે સ્ટેટર સ્લોટેડ સ્ટેટર છે.સ્ટેટર કોરના સંતૃપ્તિ દ્વારા એર ગેપ ફ્લક્સ ઘનતા મર્યાદિત છે.ખાસ કરીને, પીક ફ્લક્સ ડેન્સિટી ગિયર દાંતની પહોળાઈ દ્વારા મર્યાદિત હોય છે, જ્યારે સ્ટેટરની પાછળનો ભાગ મહત્તમ કુલ ફ્લક્સ નક્કી કરે છે.

વધુમાં, સ્વીકાર્ય સંતૃપ્તિ સ્તર એપ્લિકેશન પર આધાર રાખે છે.સામાન્ય રીતે, ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતાવાળી મોટર્સમાં પ્રવાહની ઘનતા ઓછી હોય છે, જ્યારે મહત્તમ ટોર્ક ઘનતા માટે રચાયેલ મોટર્સમાં પ્રવાહની ઘનતા વધારે હોય છે.પીક એર ગેપ ફ્લક્સ ડેન્સિટી સામાન્ય રીતે 0.7-1.1 ટેસ્લાની રેન્જમાં હોય છે.એ નોંધવું જોઈએ કે આ કુલ પ્રવાહની ઘનતા છે, એટલે કે રોટર અને સ્ટેટર ફ્લક્સનો સરવાળો.આનો અર્થ એ છે કે જો આર્મેચર પ્રતિક્રિયા બળ ઓછું હોય, તો તેનો અર્થ એ છે કે ગોઠવણી ટોર્ક વધારે છે.

જો કે, મોટી અનિચ્છા ટોર્ક ફાળો હાંસલ કરવા માટે, સ્ટેટર પ્રતિક્રિયા બળ મોટું હોવું આવશ્યક છે.મશીન પરિમાણો દર્શાવે છે કે મોટા m અને નાના ઇન્ડક્ટન્સ L મુખ્યત્વે સંરેખણ ટોર્ક મેળવવા માટે જરૂરી છે.આ સામાન્ય રીતે બેઝ સ્પીડની નીચેની કામગીરી માટે યોગ્ય છે કારણ કે ઉચ્ચ ઇન્ડક્ટન્સ પાવર ફેક્ટર ઘટાડે છે.

કાયમી ચુંબક સામગ્રી:

ઘણા ઉપકરણોમાં ચુંબક મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે, તેથી, આ સામગ્રીઓની કામગીરીમાં સુધારો કરવો ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે, અને હાલમાં ધ્યાન દુર્લભ પૃથ્વી અને સંક્રમણ મેટલ-આધારિત સામગ્રી પર કેન્દ્રિત છે જે ઉચ્ચ ચુંબકીય ગુણધર્મો સાથે કાયમી ચુંબક મેળવી શકે છે.ટેક્નોલોજી પર આધાર રાખીને, ચુંબકમાં વિવિધ ચુંબકીય અને યાંત્રિક ગુણધર્મો હોય છે અને વિવિધ કાટ પ્રતિકાર દર્શાવે છે.

NdFeB (Nd2Fe14B) અને સમેરિયમ કોબાલ્ટ (Sm1Co5 અને Sm2Co17) ચુંબક આજે ઉપલબ્ધ સૌથી અદ્યતન વ્યાવસાયિક કાયમી ચુંબક સામગ્રી છે.દુર્લભ પૃથ્વી ચુંબકના દરેક વર્ગમાં ગ્રેડની વિશાળ વિવિધતા હોય છે.1980 ના દાયકાની શરૂઆતમાં NdFeB ચુંબકનું વેપારીકરણ કરવામાં આવ્યું હતું.તેઓ આજે ઘણા વિવિધ કાર્યક્રમોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.આ ચુંબક સામગ્રી (ઉર્જા ઉત્પાદન દીઠ) ની કિંમત ફેરાઈટ ચુંબક સાથે સરખાવી શકાય છે, અને પ્રતિ કિલોગ્રામના આધારે, NdFeB ચુંબકની કિંમત ફેરાઈટ ચુંબક કરતા લગભગ 10 થી 20 ગણી વધારે છે.

સ્થાયી ચુંબકની તુલના કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા કેટલાક મહત્વપૂર્ણ ગુણધર્મો છે: રિમેનન્સ (મિસ્ટર), જે સ્થાયી ચુંબક ચુંબકીય ક્ષેત્રની મજબૂતાઈને માપે છે, બળજબરી બળ (Hcj), ડિમેગ્નેટાઇઝેશનનો પ્રતિકાર કરવાની સામગ્રીની ક્ષમતા, ઊર્જા ઉત્પાદન (BHmax), ઘનતા ચુંબકીય ઊર્જા. ;ક્યુરી તાપમાન (TC), તે તાપમાન કે જેના પર સામગ્રી તેનું ચુંબકત્વ ગુમાવે છે.નિયોડીમીયમ ચુંબકમાં ઉચ્ચ પુનઃપ્રાપ્તિ, ઉચ્ચ બળજબરી અને ઉર્જા ઉત્પાદન હોય છે, પરંતુ સામાન્ય રીતે નીચા ક્યુરી તાપમાન પ્રકારનું હોય છે, નિયોડીમિયમ ઊંચા તાપમાને તેના ચુંબકીય ગુણધર્મોને જાળવી રાખવા માટે ટેર્બિયમ અને ડિસપ્રોસિયમ સાથે કામ કરે છે.

કાયમી મેગ્નેટ સિંક્રનસ મોટર ડિઝાઇન

કાયમી ચુંબક સિંક્રનસ મોટર (PMSM) ની ડિઝાઇનમાં, કાયમી ચુંબક રોટરનું બાંધકામ સ્ટેટર અને વિન્ડિંગ્સની ભૂમિતિ બદલ્યા વિના ત્રણ-તબક્કાની ઇન્ડક્શન મોટરની સ્ટેટર ફ્રેમ પર આધારિત છે.વિશિષ્ટતાઓ અને ભૂમિતિમાં શામેલ છે: મોટરની ગતિ, આવર્તન, ધ્રુવોની સંખ્યા, સ્ટેટરની લંબાઈ, આંતરિક અને બાહ્ય વ્યાસ, રોટર સ્લોટની સંખ્યા.PMSM ની ડિઝાઇનમાં કોપર લોસ, બેક EMF, આયર્ન લોસ અને સેલ્ફ એન્ડ મ્યુચ્યુઅલ ઇન્ડક્ટન્સ, મેગ્નેટિક ફ્લક્સ, સ્ટેટર રેઝિસ્ટન્સ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.

સ્વ-ઇન્ડક્ટન્સ અને મ્યુચ્યુઅલ ઇન્ડક્ટન્સની ગણતરી:

ઇન્ડક્ટન્સ L ને હેન્રીસ (H) માં ફ્લક્સ-ઉત્પાદક વર્તમાન I સાથે ફ્લક્સ લિન્કેજના ગુણોત્તર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે, જે વેબર પ્રતિ એમ્પીયર છે.ઇન્ડક્ટર એ એક ઉપકરણ છે જેનો ઉપયોગ ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ઊર્જા સંગ્રહ કરવા માટે થાય છે, જેમ કે કેપેસિટર ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રમાં ઊર્જા સંગ્રહિત કરે છે.ઇન્ડક્ટર્સમાં સામાન્ય રીતે કોઇલનો સમાવેશ થાય છે, સામાન્ય રીતે ફેરાઇટ અથવા ફેરોમેગ્નેટિક કોરની આસપાસ ઘા હોય છે, અને તેમનું ઇન્ડક્ટન્સ મૂલ્ય માત્ર વાહકની ભૌતિક રચના અને ચુંબકીય પ્રવાહ પસાર થતી સામગ્રીની અભેદ્યતા સાથે સંબંધિત છે.

ઇન્ડક્ટન્સ શોધવા માટેનાં પગલાં નીચે મુજબ છે:1. ધારો કે કંડક્ટરમાં કરંટ I છે.2. બી પૂરતા પ્રમાણમાં સપ્રમાણ છે તે નક્કી કરવા માટે બાયોટ-સાવર્ટનો કાયદો અથવા એમ્પીયરનો લૂપ કાયદો (જો ઉપલબ્ધ હોય તો) નો ઉપયોગ કરો.3. તમામ સર્કિટને જોડતા કુલ પ્રવાહની ગણતરી કરો.4. ફ્લક્સ લિન્કેજ મેળવવા માટે કુલ ચુંબકીય પ્રવાહને લૂપ્સની સંખ્યા વડે ગુણાકાર કરો અને જરૂરી પરિમાણોનું મૂલ્યાંકન કરીને કાયમી ચુંબક સિંક્રનસ મોટરની ડિઝાઇન હાથ ધરો.

અભ્યાસમાં જાણવા મળ્યું છે કે AC કાયમી ચુંબક રોટર સામગ્રી તરીકે NdFeB નો ઉપયોગ કરવાની ડિઝાઇનથી હવાના અંતરમાં ઉત્પન્ન થતા ચુંબકીય પ્રવાહમાં વધારો થાય છે, પરિણામે સ્ટેટરની આંતરિક ત્રિજ્યામાં ઘટાડો થાય છે, જ્યારે સેમેરિયમ કોબાલ્ટનો ઉપયોગ કરીને સ્ટેટરની આંતરિક ત્રિજ્યા કાયમી રહે છે. ચુંબક રોટર સામગ્રી મોટી હતી.પરિણામો દર્શાવે છે કે NdFeB માં અસરકારક તાંબાના નુકસાનમાં 8.124% ઘટાડો થયો છે.સ્થાયી ચુંબક સામગ્રી તરીકે સમરીયમ કોબાલ્ટ માટે, ચુંબકીય પ્રવાહ એ સિનુસોઇડલ ભિન્નતા હશે.સામાન્ય રીતે, સ્થાયી ચુંબક સિંક્રનસ મોટર્સની ડિઝાઇન અને બાંધકામમાં ઉચ્ચ-પ્રદર્શનવાળી મોટર મેળવવા માટે સ્ટેટર અને રોટર સ્ટ્રક્ચર બંનેને ધ્યાનમાં લેવું આવશ્યક છે.

નિષ્કર્ષમાં

કાયમી ચુંબક સિંક્રનસ મોટર (PMSM) એ સિંક્રનસ મોટર છે જે ચુંબકીયકરણ માટે ઉચ્ચ ચુંબકીય સામગ્રીનો ઉપયોગ કરે છે, અને ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, સરળ માળખું અને સરળ નિયંત્રણની લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે.આ કાયમી ચુંબક સિંક્રનસ મોટરમાં ટ્રેક્શન, ઓટોમોટિવ, રોબોટિક્સ અને એરોસ્પેસ ટેક્નોલોજીમાં એપ્લિકેશન છે.સ્થાયી ચુંબક સિંક્રનસ મોટર્સની શક્તિ ઘનતા સમાન રેટિંગની ઇન્ડક્શન મોટર્સ કરતા વધારે છે કારણ કે ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરવા માટે સમર્પિત કોઈ સ્ટેટર પાવર નથી..

હાલમાં, PMSM ની ડિઝાઈન માટે માત્ર ઉચ્ચ શક્તિની જરૂર નથી, પરંતુ નીચા દળ અને જડતાના નીચા ક્ષણની પણ જરૂર છે.