बेहतर कूलिंग के साथ एक्सियल फ्लक्स मोटर मास रिडक्शन।
कागज का उद्देश्य पीएम सिंक्रोनस मोटर्स के लिए पारंपरिक रेडियल फ्लक्स (आरएफ) संरचनाओं बनाम अक्षीय फ्लक्स मोटर्स संरचनाओं की तुलना है। तुलना प्रक्रिया सरल थर्मल विचारों पर आधारित है। दो मोटर टाइपोलॉजी को चुना जाता है और वितरित विद्युत चुम्बकीय टोक़ के संदर्भ में तुलना की जाती है। तुलना विभिन्न मोटर आयामों के लिए विकसित की गई है और ध्रुव संख्या प्रभाव को साक्ष्य में रखा गया है। पेपर पूरी तुलना प्रक्रिया और संबंधित परिणाम विश्लेषण की रिपोर्ट करता है। प्राप्त परिणाम बताते हैं कि, जब अक्षीय लंबाई बहुत कम होती है और ध्रुव संख्या अधिक होती है, तो अक्षीय फ्लक्स मोटर्स पारंपरिक रेडियल फ्लक्स समाधानों का एक आकर्षक विकल्प हो सकता है।
अक्षीय फ्लक्स मोटर्स के लिए तरीके और उपकरण प्रदान किए जाते हैं। उपकरण में एक स्टेटर होता है जिसमें चुंबकीय क्षेत्र के उत्पादन के लिए कॉइल होते हैं, चुंबकीय क्षेत्र द्वारा घुमाया गया रोटर और रोटर से जुड़ा एक आउटपुट शाफ्ट होता है। रोटर में एक चुंबकीय और गैर-चुंबकीय घटक शामिल है। गैर-चुंबकीय घटक में चुंबकीय घटक की तुलना में कम घनत्व होता है। एक या दोनों रोटर घटकों में वेंटिलेशन और वजन घटाने के लिए एपर्चर होते हैं। स्थायी चुम्बकों को रोटर के चुंबकीय घटक पर स्टेटर का सामना करना पड़ता है और स्थायी चुम्बकों के पीछे रोटर के कुछ हिस्सों को स्थायी चुम्बकों के बीच रोटर के भागों की तुलना में पतले होने के लिए खोखला कर दिया जाता है। यह रोटर या मोटर टॉर्क में चुंबकीय अक्षीय फ्लक्स मोटर्स घनत्व को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित किए बिना रोटर के वजन को कम करता है।
एक अक्षीय फ्लक्स इलेक्ट्रिक मोटर जिसमें एक रोटर और एक पहला और दूसरा स्टेटर होता है। पहले और दूसरे स्टेटर में क्रमशः पहले और दूसरे स्टेटर और रोटर के बीच स्थित पहला और दूसरा एयर गैप होता है, और दूसरा एयर गैप पहले गैप से अधिक होता है। एक अवतार में, पहले स्टेटर के कॉइल और दूसरे स्टेटर के कॉइल समानांतर में होते हैं। मोटर में आगे स्विच होते हैं जो आवश्यक टॉर्क और मोटर की आवश्यक गति के आधार पर पहले स्टेटर और दूसरे स्टेटर के कॉइल को बारी-बारी से सक्रिय करते हैं। दूसरे अवतार में, पहले स्टेटर के कॉइल और दूसरे स्टेटर के कॉइल श्रृंखला में होते हैं और मोटर में स्विच शामिल होते हैं जो मोटर के बैक ईएमएफ को कम करने और अधिकतम बढ़ाने के लिए दूसरे स्टेटर के कॉइल्स को चुनिंदा रूप से बाईपास करते हैं। किसी दिए गए इनपुट वोल्टेज पर मोटर की गति।
हम डिस्क-प्रकार अक्षीय फ्लक्स मोटर्स व्हील मोटर्स के लिए इष्टतम वर्तमान तरंगों के समर्पित डिजाइन प्रस्तुत करते हैं। चार-चरण समर्पित व्हील मोटर को यांत्रिक अंतर और कमी गियर के बिना सीधे विद्युत वाहनों के पहिये के अंदर डिजाइन और स्थापित किया गया है। हमने स्वतंत्र घुमावदार संरचना के लिए विभिन्न बाधाओं के अधीन इष्टतम वर्तमान तरंग प्राप्त करने के लिए एक टोक़-उन्मुख अनुकूलन किया। हमने पाया कि अधिकतम टॉर्क और सीमित ओमिक नुकसान के साथ सबसे अच्छा इष्टतम तरंग स्टेटर और रोटर के बीच हवा के अंतर में चुंबकीय प्रवाह भिन्नता के समानुपाती होता है और इसका आकार बैक-इलेक्ट्रोमोटिव बल (EMF) के समान होता है। इस निष्कर्ष की पुष्टि सैद्धांतिक और संख्यात्मक विश्लेषण दोनों से होती है। जैसा कि अपेक्षित था, प्रयोगों द्वारा निकाले गए बैक-ईएमएफ का वर्तमान नियंत्रण तरंग अधिकतम टॉर्क और मोटर दक्षता के मामले में सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन प्रदान करता है।
चूंकि एक्सियल फ्लक्स इंडक्शन मोटर्स (एएफआईएम) के रेडियल फ्लक्स (पारंपरिक) पर कई फायदे हैं, इसलिए वे औद्योगिक अनुप्रयोगों में तेजी से उपयोग किए जा रहे हैं। इसलिए, उनके प्रदर्शन की भविष्यवाणी एक महत्वपूर्ण मुद्दा है। दूसरी ओर, पैरामीटर अनुमान प्रदर्शन भविष्यवाणी का एक अविभाज्य हिस्सा है। इस पत्र में, स्टेटर वाइंडिंग के डिस्चार्ज करंट पर आधारित एक नई विधि प्रस्तुत की गई है। प्रस्तावित विधि में, सैद्धांतिक और व्यावहारिक निर्वहन धाराओं की तुलना गुणांक, समय स्थिरांक और मापदंडों की गणना के लिए की जाती है। फिर, परिकलित मापदंडों को AFIM के dq मॉडल में नियोजित किया जाता है। अंत में, प्रस्तावित विधि को सत्यापित करने के लिए 3-डी परिमित तत्व विश्लेषण और प्रयोगात्मक परीक्षणों का उपयोग किया जाता है।
लाइन-स्टार्ट अक्षीय-प्रवाह स्थायी-चुंबक मोटर के दो डिज़ाइन-और-विश्लेषण मामले: ठोस रोटर के साथ और समग्र रोटर के साथ। मोटर की एक नई संरचना के लिए, ऑटो-स्टार्ट क्षमता को सक्षम करने के लिए इसके रोटर्स के आंतरिक और बाहरी रेडी में दो संकेंद्रित यूनिलेवल स्पेस वाले उभरे हुए छल्ले जोड़े जाते हैं। समग्र रोटर को तांबे की एक पतली (0.05 मिमी) परत द्वारा लेपित किया गया था। ठोस रोटर रिंग के लिए मूल समीकरण निकाले गए। मोटर की समरूपता की कमी ने वेक्टर फील्ड ओपेरा 3 के माध्यम से आयोजित 14.0 डी टाइम-स्टेपिंग परिमित तत्व विश्लेषण की आवश्यकता की, जिसने डिजाइन पैरामीटर का मूल्यांकन किया और मोटर के क्षणिक प्रदर्शन की भविष्यवाणी की। एफईए के परिणाम समग्र रोटर को ठोस रोटर पर प्रारंभिक टोक़ और सिंक्रनाइज़ेशन क्षमता दोनों में काफी सुधार दिखाते हैं।
स्टेटर में सह-अक्षीय प्रवाह के साथ तीन-चरण, डिस्क-प्रकार, स्थायी-चुंबक, ब्रशलेस डीसी मोटर के लिए चुंबकीय क्षेत्र वितरण। गणना 3-डी परिमित तत्व विधि (एफईएम) का उपयोग करके की जाती है। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक टॉर्क मैक्सवेल स्ट्रेस टेंसर से निर्धारित होता है। तुलना के लिए, स्थायी चुम्बकों के विभिन्न आयामों, पोल शूज़ और एयर गैप का विश्लेषण किया जाता है। यह दिखाया गया है कि एक उपयुक्त स्थायी चुंबक चौड़ाई और वायु-अंतराल लंबाई द्वारा तरंग-कोगिंग टोक़ को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है। सिमुलेशन परिणाम प्रोटोटाइप मोटर से प्राप्त प्रयोगात्मक डेटा के साथ अच्छे समझौते में हैं।
एक्सियल फ्लक्स हिस्टैरिसीस मोटर (एएफएचएम) सेल्फ स्टार्टिंग सिंक्रोनस मोटर है जो चुंबकीय सामग्री की हिस्टैरिसीस विशेषताओं का उपयोग करती है। यह ज्ञात है कि हिस्टैरिसीस मोटर की चुंबकीय विशेषताओं को हवा के अंतराल और संरचना आयाम भिन्नता से आसानी से प्रभावित किया जा सकता है। हिस्टैरिसीस रिंग में फ्लक्स वितरण में एयर गैप की लंबाई एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है और एएफएचएम के अन्य संरचनात्मक मापदंडों के आउटपुट टॉर्क, टर्मिनल करंट, दक्षता और यहां तक कि इष्टतम मूल्य को प्रभावित करती है। इस मुद्दे के संबंध में, इस अध्ययन में अक्षीय फ्लक्स हिस्टैरिसीस मोटर की प्रदर्शन विशेषताओं पर वायु अंतराल भिन्नता के प्रभाव और हिस्टैरिसीस रिंग की मोटाई और स्टेटर वाइंडिंग घुमावों पर वायु अंतराल की लंबाई के प्रभाव की जांच की जाती है। विद्युत परिपथ मॉडल पर वायु अंतराल की लंबाई के प्रभाव का अध्ययन किया जाता है। अंत में, मोटर के आउटपुट मूल्यों को निकालने के लिए एएफएचएम का अनुकरण और वायु अंतराल भिन्नता पर संवेदनशीलता विश्लेषण 3 डी-परिमित तत्व मॉडल का उपयोग करके किया जाता है। हिस्टैरिसीस लूप को झुके हुए दीर्घवृत्त के आकार में अपनाया जाता है। यह अध्ययन डिजाइनरों को ऐसे मोटर्स के डिजाइन दृष्टिकोण में मदद कर सकता है।
कम लागत वाले सॉफ्ट मैग्नेटिक कंपोजिट (एसएमसी) कोर और फेराइट परमानेंट मैग्नेट (पीएम) के साथ लो-कॉस्ट डबल रोटर एक्सियल फ्लक्स मोटर (डीआरएएफएम)। DRAFM के टोपोलॉजी और ऑपरेटिंग सिद्धांत और चुंबकीय सामग्री के सर्वोत्तम उपयोग के लिए डिजाइन विचार प्रस्तुत किए गए हैं। एक 905W 4800rpm DRAFM को रेफ्रिजरेटर कंप्रेसर में उच्च लागत वाले NdFeB स्थायी चुंबक सिंक्रोनस मोटर (PMSM) को बदलने के लिए डिज़ाइन किया गया है। परिमित तत्व विधि का उपयोग करके, क्षेत्र उन्मुख नियंत्रण योजना के तहत संचालित DRAFM के विद्युत चुम्बकीय मापदंडों और प्रदर्शन की गणना की जाती है। विश्लेषण के माध्यम से, यह दिखाया गया है कि एसएमसी और फेराइट पीएम सामग्री कम लागत वाली इलेक्ट्रिक मोटर अनुप्रयोगों के लिए अच्छे उम्मीदवार हो सकते हैं।
एक्सियल फ्लक्स इंटीरियर पीएम (एएफआईपीएम) सिंक्रोनस मोटर्स, छोटे इलेक्ट्रिक सिटी कार ड्राइव के उम्मीदवारों के रूप में, इस काम में प्रस्तुत किए गए हैं। (आईडी-आईक्यू) विमान में स्टेटर वर्तमान प्रक्षेपवक्र के विश्लेषण द्वारा मोटर टोक़ प्रदर्शन पर मोटर पैरामीटर प्रभावों की जांच की जाती है। एएफआईपीएम मोटर पैरामीटर इस विश्लेषण द्वारा डिजाइन किए गए हैं ताकि मोटर पावर क्षमता को टोक़ आवश्यकताओं से मेल खाते हुए, इन्वर्टर वर्तमान और डीसी वोल्टेज सीमाओं पर विचार किया जा सके। इसके अलावा, वोल्टेज-सीमित इष्टतम टोक़ प्रति एम्पीयर प्रक्षेपवक्र (आईडी-आईक्यू) में खींचा गया है। विमान। यह दिखाया गया है कि मोटर मापदंडों का उचित विकल्प एक विस्तृत गति सीमा पर इष्टतम नियंत्रण के लिए आदर्श ऑपरेटिंग विशेषता प्राप्त करने के लिए मापदंडों के बीच एक व्यापार बंद है और कम गति पर उच्च ऑपरेटिंग टोक़ प्राप्त करने के लिए पैरामीटर हैं। अंत में, कुछ डिजाइन विचार और 180V (DC बस वोल्टेज) के लिए सिमुलेशन परिणाम, इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए 10kW AFIPM सिंक्रोनस मोटर ड्राइव प्रस्तुत किए जाते हैं।
एक विद्युत वाहन (ईवी) का कर्षण। बिजली इकाई एक स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर (पीएमएसएम) है जिसे समलम्बाकार नियंत्रण, रणनीति द्वारा संचालित किया जाता है। परिमित तत्व पहचान और ड्राइव के आधार पर मोटर के विद्युत वाहन के मॉडल, मैटलैब/सिमुलिंक 7.1 के तहत कार्यान्वित किए जाते हैं। नियंत्रण चार बंद लूपों द्वारा सुनिश्चित किया जाता है, एक गति के लिए और तीन अन्य धाराओं के नियमन के लिए। सिमुलेशन के परिणाम विद्युत कर्षण प्रणालियों के लिए समलम्बाकार नियंत्रण की प्रभावशीलता को दर्शाते हैं।
एक अक्षीय प्रवाह प्रेरण मोटर जिसमें लैमिनेट्स और नरम चुंबकीय मिश्रित सामग्री दोनों शामिल हैं, का वर्णन किया गया है। इन दो सामग्रियों के संयोजन से, अक्षीय फ्लक्स इंडक्शन मोटर सीमित ऊंचाई सहित एक सीमित वॉल्यूमेट्रिक स्थान प्राप्त करता है, और एक सीमित तरंग सहित चिकनी टोक़ आउटपुट प्राप्त करता है। अक्षीय फ्लक्स इंडक्शन मोटर में रोटार बार भी होते हैं जो तिरछे होते हैं। ये तिरछी पट्टियाँ इंडक्शन मोटर के टॉर्क स्पंदनों को सुचारू करती हैं, जिससे मोटर का कुशल संचालन होता है।
उच्च प्रदर्शन, बिजली सीमित वाहनों पर लागू "वेट-पावर ट्रेड-ऑफ" का विकास। तब सिद्धांत को "इन द व्हील" मोटर डिज़ाइन की खोज को सही ठहराने के लिए इलेक्ट्रिक वाहन के मामले में लागू किया जाता है। अक्षीय फ्लक्स ज्यामिति के विलक्षण लाभों पर वाहनों के अनुप्रयोगों के लिए इलेक्ट्रिक मोटर्स की विशेष आवश्यकताओं के संदर्भ में चर्चा की गई है। 26 किलो वजन वाले वाहन को चलाने के लिए 260 इंच के पहिये में लगे मोटर के लिए मूल डिजाइन प्रक्रिया, निर्माण और परीक्षण के परिणाम प्रस्तुत किए गए हैं। 1 किलोवाट की आउटपुट पावर पर, प्राप्य वाहन की गति 72 किमी/घंटा है, जो कि 578% की अनुमानित मोटर दक्षता पर 16.5 आर/मिनट की मोटर/पहिया गति और 94 एनएम के टॉर्क के अनुरूप है।
हमने ब्रशलेस डीसी व्हील मोटर के लिए बहुउद्देश्यीय इष्टतम डिजाइन लागू किया है। परिणामी अक्षीय-प्रवाह स्थायी-चुंबक मोटर में उच्च टोक़-से-भार अनुपात और मोटर दक्षता होती है और यह प्रत्यक्ष-संचालित पहिया अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। क्योंकि डिस्क-टाइप व्हील मोटर को व्हील के हब में बनाया गया है, कोई ट्रांसमिशन गियर या मैकेनिकल डिफरेंशियल आवश्यक नहीं है और समग्र दक्षता में वृद्धि होती है और वजन कम होता है। समर्पित मोटर को चुंबकीय सर्किट में तैयार किया गया था और एक अनुकूलन योजना के विनिर्देशों को पूरा करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, जो सीमित स्थान, वर्तमान घनत्व, प्रवाह संतृप्ति और ड्राइविंग वोल्टेज जैसी बाधाओं के अधीन था। इस पत्र में, तीन और चार चरणों के दो अलग-अलग मोटर विन्यास सचित्र हैं। प्रारंभिक डिजाइन के संशोधन और सत्यापन के लिए मोटर के विद्युत चुम्बकीय, थर्मल और मोडल विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए परिमित-तत्व विश्लेषण किया जाता है। वर्तमान ड्राइविंग तरंगों की नियंत्रण रणनीतियों के लिए प्रोटोटाइप के बैक-इलेक्ट्रोमोटिव बलों की जांच की जाती है।
कॉम्पैक्टनेस और लाइटनेस जैसी मूल विशेषताएं स्लॉटलेस एक्सियल-फ्लक्स परमानेंट-मैग्नेट मशीन (एएफपीएम) को शिप प्रोपेलर्स के डायरेक्ट ड्राइव के लिए समर्पित बड़े पावर मोटर ड्राइव में आवेदन के लिए योग्य बनाती हैं। यह पत्र समुद्री प्रणोदन में अनुप्रयोग के लिए डिज़ाइन किए गए AFPM की विशेषताओं पर चर्चा करता है, और मशीन के प्रदर्शन जैसे दक्षता, वजन और टोक़ घनत्व का मूल्यांकन पारंपरिक सिंक्रोनस मशीनों के साथ तुलना के लिए किया जाता है। मशीन स्टेटर वाइंडिंग की एक नव-कल्पित मॉड्यूलर व्यवस्था प्रस्तावित है और एक छोटे आकार के मशीन प्रोटोटाइप से लिए गए प्रयोगात्मक परिणाम अंत में दिखाए जाते हैं।
इलेक्ट्रिक वाहन (ईवी) मोटर ड्राइव में, व्हील एक्सल से सीधे युग्मित कम गति वाली मोटर का उपयोग वाहन के वजन को कम करने और ड्राइव दक्षता में सुधार की अनुमति देता है। स्लॉटलेस एक्सियल-फ्लक्स पीएम मोटर्स ऐसे एप्लिकेशन के लिए विशेष रूप से उपयुक्त हैं, क्योंकि उन्हें उच्च टॉर्क-टू-वेट अनुपात और दक्षता के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। यह पेपर 16 पोल एक्सियल-फ्लक्स पीएम मोटर प्रोटोटाइप से संबंधित है जिसका उपयोग इलेक्ट्रिक स्कूटर के प्रोपल्शन ड्राइव में किया जाता है। मोटर प्रोटोटाइप में 45 एनएम पीक टॉर्क, 6.8 किलोग्राम सक्रिय सामग्री वजन है, और इसे सीधे स्कूटर के रियर व्हील से जोड़ा जाता है। पेपर मोटर प्रोटोटाइप के डिजाइन और निर्माण पर चर्चा करता है, और प्रयोगशाला परीक्षणों से प्राप्त प्रयोगात्मक परिणामों की रिपोर्ट करता है। अंत में, स्कूटर मोटर ड्राइव की व्यवस्था के बारे में विवरण दिया गया है।
ऑल-इलेक्ट्रिक एयरक्राफ्ट का विकास अधिक कुशल, शांत और पर्यावरण के अनुकूल वाहनों को सक्षम करेगा और ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में वैश्विक कमी में योगदान देगा। हालांकि, पारंपरिक इलेक्ट्रिक मोटर्स एक उच्च शक्ति घनत्व प्राप्त नहीं करते हैं जिसे हवाई अनुप्रयोगों में माना जा सकता है। थोक उच्च तापमान सुपरकंडक्टिंग (एचटीएस) सामग्री, जैसे कि वाईबीसीओ छर्रों, में चुंबकीय प्रवाह को फंसाने की क्षमता होती है और इस प्रकार स्थायी चुंबक के रूप में व्यवहार करती है। प्रायोगिक आंकड़ों से पता चलता है कि एक एकल डोमेन YBCO छर्रे 17 K पर 29 T तक फंस सकते हैं, जो बहुत उच्च शक्ति घनत्व वाले मोटर्स के डिजाइन को सक्षम करता है जिनका उपयोग विमान प्रणोदन में किया जा सकता है। हमने अक्षीय फ्लक्स कॉन्फ़िगरेशन के आधार पर एक सुपरकंडक्टिंग मोटर तैयार की है और मोटर के बाहर एक सुपरकंडक्टिंग कॉइल घाव द्वारा चुंबकित छह वाईबीसीओ प्लेटों से बना है। सिक्स-पोल होमोपोलर मशीन एक पारंपरिक एयर-गैप रेसिस्टिव आर्मेचर का उपयोग करती है। अक्षीय-प्रवाह विन्यास कई रोटार और स्टेटर को एक साथ ढेर करने की अनुमति देता है और इसलिए एक या कई पारंपरिक स्थायी चुंबक के उपयोग को सक्षम बनाता है।
बिना मशीन रूम के डायरेक्ट-ड्राइव एलेवेटर सिस्टम में आवेदन के लिए सिमिनोर एसेंसर्स और रोम विश्वविद्यालय द्वारा संयुक्त रूप से विकसित स्लॉटलेस अक्षीय-फ्लक्स स्थायी-चुंबक मोटर ड्राइव के दो जुड़वां प्रोटोटाइप का निर्माण। चरखी-प्रत्यक्ष-ड्राइव मोटर के प्रत्येक प्रोटोटाइप को 5 किलोवाट, 95 रेव/मिनट रेट किया गया है, और इसकी शाफ्ट ऊंचाई 380 मिमी और कुल अक्षीय मोटाई लगभग 80 मिमी है। प्रस्तावित डायरेक्ट-ड्राइव एलेवेटर व्यवस्था के लिए अपनाए गए असामान्य विनिर्देश और मूल विनिर्माण समाधानों के आधार पर मशीन डिजाइन पर प्रोटोटाइप मोटर्स के प्रमुख आयामों और विशेषताओं सहित पूरे पेपर पर चर्चा की जाती है। अंत में, मशीन के प्रोटोटाइप से लिए गए प्रायोगिक परिणामों की सूचना दी जाती है।
एक पावर यूनिट असेंबली जिसमें रोटेशन की एक सामान्य धुरी वाले प्रतिबिंबित अक्षीय फ्लक्स इलेक्ट्रिक मोटर की एक जोड़ी होती है, रोटर शाफ्ट पर निपटाए गए रोटर सहित प्रत्येक अक्षीय फ्लक्स मोटर और कम से कम एक स्टेटर उक्त रोटर के ऑपरेटिव संबंध में निपटाया जाता है। एक सामान्य माउंटिंग संरचना प्रदान करने के लिए अक्षीय फ्लक्स इलेक्ट्रिक मोटर्स की प्रत्येक जोड़ी के बीच एक सामान्य अंत प्लेट का निपटारा किया जाता है, जबकि एक आउटपुट हब ऑपरेटिव रूप से प्रतिबिंबित अक्षीय फ्लक्स इलेक्ट्रिक मोटर्स की जोड़ी के प्रत्येक रोटर शाफ्ट से जुड़ा होता है। प्रतिबिंबित अक्षीय फ्लक्स इलेक्ट्रिक मोटर की प्रत्येक जोड़ी प्रत्येक संबद्ध आउटपुट हब को स्वतंत्र गति और टोक़ प्रदान करने के लिए ऑपरेटिव रूप से कॉन्फ़िगर की गई है।
कॉम्पैक्टनेस और लाइटनेस जैसी मूल विशेषताएं स्लॉटलेस एक्सियल-फ्लक्स परमानेंट-मैग्नेट मशीन (एएफपीएम) को शिप प्रोपेलर्स के डायरेक्ट ड्राइव के लिए समर्पित बड़े पावर मोटर ड्राइव में आवेदन के लिए योग्य बनाती हैं। पेपर समुद्री प्रणोदन अनुप्रयोग के लिए डिज़ाइन किए गए AFPM की विशेषताओं पर चर्चा करता है। मशीन स्टेटर वाइंडिंग की एक नव-कल्पित मॉड्यूलर व्यवस्था प्रस्तावित है और एक छोटे आकार के मशीन प्रोटोटाइप से लिए गए प्रयोगात्मक परिणाम अंत में दिए गए हैं।
न्यूनतम कोगिंग टॉर्क के साथ एक अक्षीय फ्लक्स स्थायी चुंबक (AFPM) ब्रशलेस डायरेक्ट करंट (BLDC) मोटर का विश्लेषण और प्रयोग। हाल ही में, AFPM मोटर के लिए कई इष्टतम डिजाइन परिमित-तत्व (FE) विश्लेषण द्वारा किए गए हैं, लेकिन ऐसा विश्लेषण आम तौर पर समय लेने वाला होता है। इस अध्ययन में, पीएम और कोर के बीच मौजूद चुंबकीय प्रवाह रेखाओं के समीकरण को गणितीय रूप से माना जाता है और न्यूनतम कोगिंग टोक़ की गणना एफई विश्लेषण के बिना सैद्धांतिक और ज्यामितीय रूप से की जाती है। इस पेपर में समीकरण के रूप को दूसरे क्रम के बहुपद के रूप में माना जाता है। तिरछा कोण जो कोगिंग टोक़ को कम से कम करता है, सैद्धांतिक रूप से गणना की जाती है, और न्यूनतम कोगिंग टोक़ के मूल्य की पुष्टि एफई विश्लेषण और प्रयोगों द्वारा की जाती है। सैद्धांतिक विश्लेषण में, प्रस्तावित AFPM मोटर के अधिकतम कोगिंग टॉर्क का सबसे छोटा मान लगभग 4 के तिरछे कोण पर होता है और यह मान FE विश्लेषण और प्रयोगों के समान होता है। गैर-तिरछी मोटर की तुलना में, तिरछी मोटर के कोगिंग टॉर्क को कम किया जा सकता है।
ब्रशलेस डीसी डिस्क-टाइप अक्षीय-फ्लक्स व्हील मोटर और इसके इष्टतम वर्तमान तरंगों का एक बहु-उद्देश्य इष्टतम डिजाइन इस पेपर में प्रस्तुत किया गया है। इस समर्पित मोटर को चुंबकीय सर्किट में तैयार किया गया है, और एक अनुकूलन योजना के विनिर्देशों को पूरा करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो सीमित स्थान, वर्तमान घनत्व, प्रवाह संतृप्ति और ड्राइविंग वोल्टेज जैसी बाधाओं के अधीन है। टोक़-उन्मुख अनुकूलन तब स्वतंत्र घुमावदार संरचना के लिए विभिन्न बाधाओं के अधीन इष्टतम वर्तमान तरंग प्राप्त करने के लिए किया जाता है। अधिकतम टोक़ और सीमित ओमिक नुकसान के साथ सबसे अच्छा इष्टतम तरंग स्टेटर और रोटर के बीच वायु-अंतराल में चुंबकीय प्रवाह भिन्नता के समानुपाती पाया जाता है, जो एक ही आकार को सत्यापित करता है।
पारंपरिक रेडियल फ्लक्स पीएम मशीनों के कोगिंग टॉर्क को कम करने के लिए कई तरह की तकनीकें मौजूद हैं। भले ही इनमें से कुछ तकनीकों को अक्षीय फ्लक्स मशीनों पर लागू किया जा सकता है, अक्षीय फ्लक्स मशीन स्टेटर के अद्वितीय निर्माण के कारण विनिर्माण लागत विशेष रूप से अधिक है। नतीजतन, अक्षीय फ्लक्स पीएम मशीनों के उपयोग के लिए नई कम लागत वाली तकनीकें वांछनीय हैं। यह पेपर एक्सियल फ्लक्स मल्टीपल रोटर सरफेस मैग्नेट पीएम मोटर्स के लिए एक नई कोगिंग टॉर्क मिनिमाइजेशन तकनीक पेश करता है। सबसे पहले, इस पेपर में नई तकनीक के बुनियादी सिद्धांतों का पता लगाया गया है। प्रस्तावित नई विधि को लागू करने के लिए डबल-रोटर-सिंगल-स्टेटर के साथ 3-किलोवाट, 8-पोल अक्षीय फ्लक्स सतह-चुंबक डिस्क प्रकार मशीन को डिज़ाइन और अनुकूलित किया गया है। आसन्न चुंबक ध्रुव-चाप का अनुकूलन जिसके परिणामस्वरूप न्यूनतम कोगिंग टोक़ के साथ-साथ 3 डी परिमित तत्व विश्लेषण (एफईए) का उपयोग करके अधिकतम उपलब्ध टोक़ पर प्रभाव का आकलन किया जाता है। न्यूनतम कोगिंग टॉर्क की तुलना कई मौजूदा वास्तविक मशीन डेटा से की जाती है और कुछ महत्वपूर्ण निष्कर्ष निकाले जाते हैं।
अक्षीय-प्रवाह स्थायी-चुंबक (एएफपीएम) मोटर्स को डिजाइन करने में कोगिंग टोक़ को कम करना मुख्य मुद्दों में से एक है जिसे डिजाइन प्रक्रिया के दौरान माना जाना चाहिए। यह पेपर डबल-रोटर एएफपीएम मोटर्स में कोगिंग टॉर्क घटकों को कम करने के लिए कई लागत प्रभावी चुंबक-तिरछी तकनीक प्रस्तुत करता है। रोटर-साइड कोगिंग टॉर्क न्यूनीकरण विधियों की विस्तार से जांच की जाती है जिसमें चुंबक-तिरछा दृष्टिकोण पर प्रमुख ध्यान दिया जाता है, और कई लागत प्रभावी वैकल्पिक स्क्यूइंग तकनीक प्रस्तावित की जाती हैं। चुंबक-तिरछी दृष्टिकोण की विस्तृत तुलना प्रदान की गई है। विभिन्न रोटर संरचनाओं के साथ एक प्रोटोटाइप AFPM मोटर विश्लेषण के आधार पर बनाया गया है। विश्लेषणों को तब प्रयोगात्मक परिणामों के साथ मान्य किया जाता है, और एएफपीएम मोटर्स की टोक़ गुणवत्ता पर टोक़ घटक को कॉगिंग करने के प्रभाव का पता लगाया जाता है। परिणाम इस बात की पुष्टि करते हैं कि प्रस्तावित चुंबक-तिरछा दृष्टिकोण कोगिंग घटक को काफी कम कर सकता है क्योंकि एएफपीएम मोटर को बिना तिरछे मैग्नेट के साथ संदर्भित किया जाता है और डिस्क मोटर्स की टोक़ गुणवत्ता में सुधार करने में मदद करता है।
एक गैर-पारंपरिक स्थायी-चुंबक (पीएम) सिंक्रोनस मशीन, अर्थात् उपन्यास अक्षीय प्रवाह आंतरिक पीएम (एएफआईपीएम) सिंक्रोनस मोटर पर लागू विभिन्न माप और पहचान दृष्टिकोण। एएफआईपीएम मोटर की गैर-पारंपरिक ज्यामिति को पैरामीटर पहचान विषय पर एक समर्पित चर्चा की आवश्यकता होती है। कागज में, एएफआईपीएम प्रोटोटाइप पर स्टैंडस्टिल आवृत्ति-प्रतिक्रिया परीक्षण और स्टैंडस्टिल समय-प्रतिक्रिया परीक्षण प्रस्तुत किए जाते हैं। इन परीक्षणों के आधार पर, डी- और क्यू-अक्ष सर्किट पैरामीटर चुने जाते हैं। स्टैंडस्टिल परीक्षणों की वैधता की पुष्टि करने के लिए, लोड परीक्षण भी किए गए हैं। इसके अलावा, लोड परीक्षण कुछ प्रारंभिक AFIPM मशीन प्रदर्शन परिणाम और संतृप्ति घटना पर अतिरिक्त जानकारी प्रदान करते हैं। प्रदर्शन किए गए मापों द्वारा प्राप्त डी- और क्यू-अक्ष समकक्ष सर्किट पैरामीटर का विश्लेषण और तुलना की जाती है। अंत में, सबसे उपयुक्त AFIPM मशीन मॉडल का चयन किया जाता है।
व्हील-मोटर अनुप्रयोगों के लिए एक उपन्यास अक्षीय फ्लक्स इंटीरियर पीएम (एएफआईपीएम) सिंक्रोनस मोटर प्रस्तुत किया गया है। नई अनिसोट्रोपिक रोटर संरचना के कारण, एएफआईपीएम मोटर फ्लक्स कमजोर संचालन के साथ निरंतर शक्ति प्रदान कर सकती है। रोटर निर्माण केवल पाउडर नरम चुंबकीय सामग्री का उपयोग करके संभव है। प्रस्तावित डिजाइन प्रक्रिया शास्त्रीय इलेक्ट्रिक मोटर डिजाइन नियमों के अतिरिक्त परिमित तत्व विधि (एफईएम) का उपयोग करती है। अध्ययन के तहत प्रोटोटाइप का पूरा डिजाइन डेटा प्रस्तुत किया गया है और प्रोटोटाइप के निर्माण चरण का भी वर्णन किया गया है। मशीन मापदंडों के परिकलित मूल्यों की तुलना प्रयोगात्मक मापों के आधार पर निर्धारित मूल्यों से की जाती है। अंत में प्रोटोटाइप मोटर विशेषताओं को निर्धारित और प्रस्तुत किया जाता है।
जैसे-जैसे विमान प्रौद्योगिकी अधिक विद्युत वास्तुकला की ओर बढ़ रही है, विमानों में विद्युत मोटरों का उपयोग बढ़ रहा है। हल्के वजन, उच्च शक्ति घनत्व, उच्च दक्षता और उच्च विश्वसनीयता की मांग को पूरा करने की उनकी क्षमता के कारण अक्षीय फ्लक्स बीएलडीसी मोटर्स (ब्रशलेस डीसी मोटर्स) एयरो एप्लिकेशन में लोकप्रिय हो रहे हैं। एक्सियल फ्लक्स बीएलडीसी मोटर्स, सामान्य तौर पर, और आयरनलेस एक्सियल फ्लक्स बीएलडीसी मोटर्स, विशेष रूप से, बहुत कम इंडक्शन के साथ आते हैं, इसके कारण, मोटर वाइंडिंग में रिपल करंट के परिमाण को सीमित करने के लिए उन्हें विशेष देखभाल की आवश्यकता होती है। अधिकांश नए इलेक्ट्रिक एयरक्राफ्ट अनुप्रयोगों में, BLDC मोटर को 300 या 600 Vdc बस से चलाने की आवश्यकता होती है। ऐसे मामलों में, विशेष रूप से 600 Vdc बस से संचालन के लिए, BLDC मोटर ड्राइव के लिए इंसुलेटेड-गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर (IGBT) आधारित इनवर्टर का उपयोग किया जाता है। आईजीबीटी-आधारित इनवर्टर में स्विचिंग फ़्रीक्वेंसी बढ़ाने की सीमा होती है, और इसलिए वे कम वाइंडिंग इंडक्शन वाले बीएलडीसी मोटर्स को चलाने के लिए बहुत उपयुक्त नहीं हैं। इस अध्ययन में, अक्षीय फ्लक्स BLDC मोटर्स को चलाने के लिए तीन-स्तरीय न्यूट्रल पॉइंट क्लैम्प्ड (NPC) इन्वर्टर प्रस्तावित है।
आकार में कमी मोटर डिजाइन के सबसे महत्वपूर्ण पहलुओं में से एक बन गई है। यह पेपर एक लघु अक्षीय-फ्लक्स स्पिंडल मोटर प्रस्तुत करता है जिसमें एक रॉमबॉइडल मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबी) घुमावदार होता है। इसकी यांत्रिक संरचना के डिजाइन का उद्देश्य किसी भी अनावश्यक स्थान को खत्म करना है। प्रोटोटाइपिंग से पहले, मोटर ज्यामिति की गणना एक अनुमानित विश्लेषणात्मक मॉडल का उपयोग करके की जाती है, जो डिजाइन प्रक्रिया को गति देने में मदद करता है। लचीली पीसीबी वाइंडिंग एक अल्ट्रैथिन इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रोमांचक स्रोत का प्रतिनिधित्व करती है जहां एंड-वाइंडिंग लंबाई को कम करने और तांबे के नुकसान को कम करने के लिए कॉइल एक रॉमबॉइडल आकार में घाव कर रहे हैं। डिजाइन प्रक्रिया में आगे के प्रदर्शन मूल्यांकन और शोधन के लिए परिमित-तत्व विश्लेषण भी शामिल है। प्रस्तावित मोटर प्रोटोटाइप है, और अनुकरण और माप के बीच उत्कृष्ट समझौता पाया जाता है।
डिस्क-प्रकार अक्षीय-फ्लक्स व्हील मोटर्स के लिए इष्टतम वर्तमान तरंग। चार-चरण समर्पित व्हील मोटर को यांत्रिक अंतर और कमी गियर के बिना सीधे विद्युत वाहनों के पहिये के अंदर डिजाइन और स्थापित किया गया है। हमने स्वतंत्र घुमावदार संरचना के लिए विभिन्न बाधाओं के अधीन इष्टतम वर्तमान तरंग प्राप्त करने के लिए एक टोक़-उन्मुख अनुकूलन किया। हमने पाया कि अधिकतम टॉर्क और सीमित ओमिक नुकसान के साथ सबसे अच्छा इष्टतम तरंग स्टेटर और रोटर के बीच हवा के अंतर में चुंबकीय प्रवाह भिन्नता के समानुपाती होता है और इसका आकार बैक-इलेक्ट्रोमोटिव बल (EMF) के समान होता है। इस निष्कर्ष की पुष्टि सैद्धांतिक और संख्यात्मक विश्लेषण दोनों से होती है। जैसा कि अपेक्षित था, प्रयोगों द्वारा निकाले गए बैक-ईएमएफ का वर्तमान नियंत्रण तरंग अधिकतम टॉर्क और मोटर दक्षता के मामले में सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन प्रदान करता है।
