सुधारित कूलिंगसह अक्षीय फ्लक्स मोटर वस्तुमान घट.
पीएम सिंक्रोनस मोटर्ससाठी पारंपारिक रेडियल फ्लक्स (RF) संरचना विरुद्ध अक्षीय फ्लक्स मोटर्स स्ट्रक्चर्सची तुलना करणे हे पेपरचे उद्दिष्ट आहे. तुलना प्रक्रिया साध्या थर्मल विचारांवर आधारित आहे. वितरित इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक टॉर्कच्या दृष्टीने दोन मोटर टायपोलॉजी निवडल्या जातात आणि त्यांची तुलना केली जाते. भिन्न मोटर परिमाणांसाठी तुलना विकसित केली गेली आहे आणि ध्रुव क्रमांक प्रभाव पुराव्यामध्ये ठेवला आहे. पेपर संपूर्ण तुलना प्रक्रिया आणि संबंधित परिणाम विश्लेषणाचा अहवाल देतो. प्राप्त परिणाम दर्शवितात की, जेव्हा अक्षीय लांबी खूप लहान असते आणि ध्रुव संख्या जास्त असते, तेव्हा अक्षीय फ्लक्स मोटर्स पारंपारिक रेडियल फ्लक्स सोल्यूशनसाठी एक आकर्षक पर्याय असू शकतात.
अक्षीय फ्लक्स मोटर्ससाठी पद्धती आणि उपकरणे प्रदान केली जातात. यंत्रामध्ये चुंबकीय क्षेत्र निर्माण करण्यासाठी कॉइल असलेले स्टेटर, चुंबकीय क्षेत्राद्वारे फिरवलेला रोटर आणि रोटरला जोडलेला आउटपुट शाफ्ट यांचा समावेश होतो. रोटरमध्ये चुंबकीय आणि नॉन-चुंबकीय घटक समाविष्ट आहेत. चुंबकीय घटकापेक्षा गैर-चुंबकीय घटकाची घनता कमी असते. एक किंवा दोन्ही रोटर घटकांमध्ये वायुवीजन आणि वजन कमी करण्यासाठी छिद्र असतात. रोटरच्या चुंबकीय घटकावर स्थायी चुंबक बसवले जातात आणि रोटरचे स्थायी चुंबकांच्या मागे असलेले भाग रोटरच्या स्थायी चुंबकांमधील भागांपेक्षा पातळ असावेत म्हणून पोकळ केले जातात. हे रोटर किंवा मोटर टॉर्कमधील चुंबकीय अक्षीय फ्लक्स मोटर्सच्या घनतेवर लक्षणीय परिणाम न करता रोटरचे वजन कमी करते.
अक्षीय फ्लक्स इलेक्ट्रिक मोटर ज्यामध्ये रोटर आणि पहिला आणि दुसरा स्टेटर असतो. पहिल्या आणि दुसऱ्या स्टेटर्समध्ये अनुक्रमे पहिले आणि दुसरे स्टेटर आणि रोटरमध्ये पहिले आणि दुसरे हवेचे अंतर असते आणि दुसरे हवेतील अंतर पहिल्या अंतरापेक्षा जास्त असते. एका अवतारात, पहिल्या स्टेटरची कॉइल्स आणि दुसऱ्या स्टेटरची कॉइल्स समांतर असतात. मोटरमध्ये पुढे स्विचेसचा समावेश आहे जे आवश्यक टॉर्क आणि मोटरच्या आवश्यक वेगावर आधारित पहिल्या स्टेटरच्या आणि दुसऱ्या स्टेटरच्या कॉइलला वैकल्पिकरित्या ऊर्जा देतात. दुसर्‍या अवतारात, पहिल्या स्टेटरची कॉइल्स आणि दुसर्‍या स्टेटरची कॉइल्स मालिकेत असतात आणि मोटरमध्ये पुढे स्विचेस असतात जे मोटरचा मागील EMF कमी करण्यासाठी आणि जास्तीत जास्त वाढवण्यासाठी दुसऱ्या स्टेटरच्या कॉइल्सला निवडकपणे बायपास करतात. दिलेल्या इनपुट व्होल्टेजवर मोटरचा वेग.
आम्ही डिस्क-प्रकार अक्षीय फ्लक्स मोटर्स व्हील मोटर्ससाठी इष्टतम वर्तमान वेव्हफॉर्म्सच्या समर्पित डिझाइन सादर करतो. फोर-फेज डेडिकेटेड व्हील मोटर यांत्रिक भिन्नता आणि रिडक्शन गीअर्सशिवाय इलेक्ट्रिकल वाहनांच्या चाकामध्ये थेट डिझाइन आणि स्थापित केली गेली आहे. स्वतंत्र विंडिंग स्ट्रक्चरसाठी विविध मर्यादांच्या अधीन राहून इष्टतम वर्तमान वेव्हफॉर्म प्राप्त करण्यासाठी आम्ही टॉर्क-ओरिएंटेड ऑप्टिमायझेशन केले. आम्हाला आढळले की जास्तीत जास्त टॉर्क आणि मर्यादित ओमिक लॉस असलेले सर्वोत्तम इष्टतम वेव्हफॉर्म हे स्टेटर आणि रोटरमधील हवेच्या अंतरातील चुंबकीय प्रवाह भिन्नतेच्या प्रमाणात असते आणि त्याचा आकार बॅक-इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स (EMF) सारखा असतो. या निष्कर्षाची पुष्टी सैद्धांतिक आणि संख्यात्मक दोन्ही विश्लेषणाद्वारे केली जाते. अपेक्षेप्रमाणे, प्रयोगांद्वारे काढलेले बॅक-ईएमएफचे वर्तमान नियंत्रण वेव्हफॉर्म जास्तीत जास्त टॉर्क आणि मोटर कार्यक्षमतेच्या दृष्टीने सर्वोत्तम कार्यप्रदर्शन देते.
अक्षीय फ्लक्स इंडक्शन मोटर्स (एएफआयएम) चे रेडियल फ्लक्स (पारंपारिक) पेक्षा बरेच फायदे असल्यामुळे ते औद्योगिक अनुप्रयोगांमध्ये वाढत्या प्रमाणात वापरले जात आहेत. त्यामुळे त्यांच्या कामगिरीचा अंदाज हा महत्त्वाचा मुद्दा आहे. दुसरीकडे, पॅरामीटर अंदाज हा कामगिरीच्या अंदाजाचा अविभाज्य भाग आहे. या पेपरमध्ये, स्टेटर विंडिंग्सच्या डिस्चार्ज करंटवर आधारित एक नवीन पद्धत सादर केली आहे. प्रस्तावित पद्धतीमध्ये, सैद्धांतिक आणि व्यावहारिक डिस्चार्ज प्रवाहांची गणना गुणांक, वेळ स्थिरांक आणि पॅरामीटर्सशी केली जाते. त्यानंतर, गणना केलेले पॅरामीटर्स AFIM च्या dq मॉडेलमध्ये वापरले जातात. शेवटी, प्रस्तावित पद्धतीची पडताळणी करण्यासाठी 3-D मर्यादित घटक विश्लेषण आणि प्रायोगिक चाचण्या वापरल्या जातात.
लाइन-स्टार्ट अक्षीय-फ्लक्स स्थायी-चुंबक मोटरची दोन डिझाइन-आणि-विश्लेषण प्रकरणे: घन रोटरसह आणि संमिश्र रोटरसह. मोटरच्या नवीन संरचनेसाठी, ऑटो-स्टार्ट क्षमता सक्षम करण्यासाठी त्याच्या रोटर्सच्या आतील आणि बाहेरील त्रिज्यामध्ये दोन केंद्रित एकल-लेव्हल अंतराच्या वाढलेल्या रिंग जोडल्या जातात. संमिश्र रोटरला तांब्याच्या पातळ (०.०५ मिमी) थराने लेपित केले होते. घन रोटर रिंगसाठी मूलभूत समीकरणे काढली गेली. मोटरच्या सममितीच्या अभावामुळे व्हेक्टर फील्ड ऑपेरा 0.05 द्वारे आयोजित 3D टाइम-स्टेपिंग मर्यादित घटक विश्लेषण आवश्यक होते, ज्याने डिझाइन पॅरामीटर्सचे मूल्यांकन केले आणि मोटरच्या क्षणिक कार्यक्षमतेचा अंदाज लावला. FEA चे परिणाम हे दाखवतात की संमिश्र रोटर ठोस रोटरच्या तुलनेत सुरू होणारी टॉर्क आणि सिंक्रोनाइझेशन क्षमता दोन्हीमध्ये लक्षणीय सुधारणा करत आहे.
स्टेटरमध्ये सह-अक्षीय प्रवाहासह तीन-टप्प्या, डिस्क-प्रकार, स्थायी-चुंबक, ब्रशलेस डीसी मोटरसाठी चुंबकीय क्षेत्र वितरण. 3-डी मर्यादित घटक पद्धत (FEM) वापरून गणना केली जाते. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक टॉर्क मॅक्सवेल स्ट्रेस टेन्सरवरून निर्धारित केला जातो. तुलनेसाठी, कायम चुंबक, पोल शूज आणि एअर गॅपचे विविध आयाम विश्लेषित केले जातात. हे दर्शविले आहे की रिपल-कॉगिंग टॉर्क योग्य स्थायी चुंबकाची रुंदी आणि एअर-गॅप लांबीद्वारे प्रभावीपणे कमी केला जाऊ शकतो. सिम्युलेशन परिणाम प्रोटोटाइप मोटरमधून प्राप्त केलेल्या प्रायोगिक डेटाशी चांगले सहमत आहेत.
अक्षीय फ्लक्स हिस्टेरेसिस मोटर (एएफएचएम) ही स्वयं-सुरू होणारी समकालिक मोटर आहे जी चुंबकीय सामग्रीच्या हिस्टेरेसिस वैशिष्ट्यांचा वापर करते. हे ज्ञात आहे की हिस्टेरेसिस मोटरच्या चुंबकीय वैशिष्ट्यांवर हवेतील अंतर आणि संरचनेच्या परिमाणांच्या भिन्नतेमुळे सहजपणे प्रभावित होऊ शकते. हिस्टेरेसिस रिंगमध्ये फ्लक्स वितरणामध्ये हवेतील अंतराची लांबी महत्त्वाची भूमिका बजावते आणि आउटपुट टॉर्क, टर्मिनल करंट, कार्यक्षमता आणि एएफएचएमच्या इतर संरचनात्मक पॅरामीटर्सच्या इष्टतम मूल्यावर प्रभाव टाकते. या मुद्द्याबद्दल, या अभ्यासामध्ये अक्षीय फ्लक्स हिस्टेरेसिस मोटरच्या कार्यक्षमतेच्या वैशिष्ट्यांवरील वायु अंतराच्या फरकाचा प्रभाव आणि हिस्टेरेसिस रिंग जाडी आणि स्टेटर वळण वळणांवर हवा अंतर लांबीचा प्रभाव तपासला आहे. इलेक्ट्रिकल सर्किट मॉडेलवरील हवेच्या अंतराच्या लांबीचा प्रभाव पाहिला जातो. शेवटी, मोटरची आउटपुट मूल्ये काढण्यासाठी AFHM चे सिम्युलेशन आणि एअर गॅप व्हेरिएशनवर संवेदनशीलता विश्लेषण 3D-फिनाइट एलिमेंट मॉडेल वापरून केले जाते. कलते लंबवर्तुळाच्या आकारात हिस्टेरेसिस लूपचा अवलंब केला जातो. हा अभ्यास डिझायनर्सना अशा मोटर्सच्या डिझाईन दृष्टीकोनात मदत करू शकतो.
कमी किमतीच्या दुहेरी रोटर अक्षीय फ्लक्स मोटर (DRAFM) कमी किमतीच्या सॉफ्ट मॅग्नेटिक कंपोझिट (SMC) कोर आणि फेराइट परमनंट मॅग्नेट (PMs) सह. DRAFM चे टोपोलॉजी आणि ऑपरेटिंग तत्त्व आणि चुंबकीय सामग्रीच्या सर्वोत्तम वापरासाठी डिझाइन विचार मांडले आहेत. एक 905W 4800rpm DRAFM रेफ्रिजरेटर कंप्रेसरमध्ये उच्च किमतीची NdFeB परमनंट मॅग्नेट सिंक्रोनस मोटर (PMSM) बदलण्यासाठी डिझाइन केले आहे. मर्यादित घटक पद्धतीचा वापर करून, फील्ड ओरिएंटेड कंट्रोल स्कीम अंतर्गत ऑपरेट केलेल्या DRAFM चे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक पॅरामीटर्स आणि कार्यप्रदर्शन मोजले जाते. विश्लेषणाद्वारे, असे दिसून आले आहे की एसएमसी आणि फेराइट पीएम साहित्य कमी किमतीच्या इलेक्ट्रिक मोटर ऍप्लिकेशनसाठी चांगले उमेदवार असू शकतात.
अक्षीय फ्लक्स इंटिरियर पीएम (AFIPM) सिंक्रोनस मोटर्स, लहान इलेक्ट्रिक सिटी कार ड्राईव्हसाठी उमेदवार म्हणून, या कामात सादर केल्या आहेत. मोटर टॉर्क कार्यक्षमतेवर मोटर पॅरामीटर्सचे परिणाम (id-iq) प्लेनमधील स्टेटर करंट ट्रॅजेक्टोरीजच्या विश्लेषणाद्वारे तपासले जातात. इन्व्हर्टर करंट आणि डीसी व्होल्टेज मर्यादा लक्षात घेऊन मोटर पॉवर क्षमता टॉर्क आवश्यकतांशी जुळण्यासाठी या विश्लेषणाद्वारे AFIPM मोटर पॅरामीटर्स डिझाइन केले आहेत. शिवाय, व्होल्टेज-मर्यादित इष्टतम टॉर्क प्रति अँपिअर ट्रॅजेक्टोरी (id-iq) मध्ये काढला आहे. विमान मोटार पॅरामीटर्सची योग्य निवड ही विस्तृत गती श्रेणीवर इष्टतम नियंत्रणासाठी आदर्श ऑपरेटिंग वैशिष्ट्य आणि कमी वेगाने उच्च ऑपरेटिंग टॉर्क मिळविण्यासाठी पॅरामीटर्समधील ट्रेड ऑफ आहे. शेवटी, इलेक्ट्रिक वाहनांसाठी 180V (DC बस व्होल्टेज), 10kW AFIPM सिंक्रोनस मोटर ड्राइव्हसाठी काही डिझाइन विचार आणि सिम्युलेशन परिणाम सादर केले आहेत.
इलेक्ट्रिकल वाहनाचे कर्षण (EV). पॉवर युनिट हे परमनंट मॅग्नेट सिंक्रोनस मोटर (PMSM) आहे जे ट्रॅपेझॉइडल कंट्रोल, स्ट्रॅटेजीद्वारे चालवले जाते. मर्यादित घटक ओळख आणि ड्राइव्हवर आधारित इलेक्ट्रिकल वाहनाचे मॉडेल, मॅटलॅब/सिमुलिंक 7.1 अंतर्गत लागू केले जातात. नियंत्रण चार बंद लूपद्वारे सुनिश्चित केले जाते, एक वेगासाठी आणि तीन अन्य प्रवाह नियमनासाठी. सिम्युलेशनचे परिणाम इलेक्ट्रिक ट्रॅक्शन सिस्टमसाठी ट्रॅपेझॉइडल कंट्रोलची प्रभावीता दर्शवतात.
लॅमिनेट आणि सॉफ्ट मॅग्नेटिक कंपोझिट मटेरियल दोन्ही असलेल्या अक्षीय फ्लक्स इंडक्शन मोटरचे वर्णन केले आहे. या दोन सामग्रीचे संयोजन करून, अक्षीय फ्लक्स इंडक्शन मोटर मर्यादित उंचीसह मर्यादित व्हॉल्यूमेट्रिक जागा आणि मर्यादित रिपलसह गुळगुळीत टॉर्क आउटपुट प्राप्त करते. अक्षीय फ्लक्स इंडक्शन मोटरमध्ये तिरपे रोटर्स बार देखील असतात. हे स्क्युड बार इंडक्शन मोटरच्या टॉर्क स्पंदनांना गुळगुळीत करतात, मोटरचे कार्यक्षम ऑपरेशन वाढवतात.
उच्च-कार्यक्षमता, पॉवर मर्यादित वाहनांना लागू "वजन-पॉवर ट्रेड-ऑफ" चा विकास. "इन द व्हील" मोटर डिझाइनचा पाठपुरावा करण्यासाठी सिद्धांत नंतर इलेक्ट्रिक वाहन केसमध्ये लागू केला जातो. अक्षीय प्रवाह भूमितीचे एकवचन फायदे वाहनांच्या वापरासाठी इलेक्ट्रिक मोटर्सच्या विशिष्ट आवश्यकतांच्या संदर्भात चर्चा करतात. 26 किलो वजनाचे वाहन चालविण्यासाठी 260 इंच चाकामध्ये बसवलेल्या मोटरसाठी मूलभूत डिझाइन प्रक्रिया, बांधकाम आणि चाचणी परिणाम सादर केले आहेत. 1 kW च्या आउटपुट पॉवरवर, प्राप्य वाहनाचा वेग 72 किमी/ता आहे, 578 r/min च्या मोटार/चाकाचा वेग आणि 16.5 Nm च्या टॉर्कशी संबंधित, 94% च्या अंदाजे मोटर कार्यक्षमतेवर.
आम्ही ब्रशलेस डीसी व्हील मोटरवर बहुउद्देशीय इष्टतम डिझाइन लागू केले आहे. परिणामी अक्षीय-फ्लक्स स्थायी-चुंबक मोटरमध्ये उच्च टॉर्क-ते-वजन गुणोत्तर आणि मोटर कार्यक्षमता आहे आणि थेट-चालित चाक अनुप्रयोगांसाठी योग्य आहे. डिस्क-टाइप व्हील मोटर चाकाच्या हबमध्ये तयार केल्यामुळे, कोणतेही ट्रान्समिशन गीअर्स किंवा यांत्रिक भिन्नता आवश्यक नाहीत आणि त्यामुळे एकूण कार्यक्षमता वाढते आणि वजन कमी होते. समर्पित मोटर चुंबकीय सर्किट्समध्ये तयार केली गेली होती आणि ऑप्टिमायझेशन योजनेच्या वैशिष्ट्यांची पूर्तता करण्यासाठी डिझाइन केली गेली होती, मर्यादित जागा, वर्तमान घनता, फ्लक्स संपृक्तता आणि ड्रायव्हिंग व्होल्टेज यासारख्या मर्यादांच्या अधीन. या पेपरमध्ये, तीन आणि चार टप्प्यांच्या दोन वेगवेगळ्या मोटर कॉन्फिगरेशनचे वर्णन केले आहे. प्राथमिक डिझाइनमध्ये बदल आणि पडताळणी करण्यासाठी मोटारची इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक, थर्मल आणि मोडल वैशिष्ट्ये प्राप्त करण्यासाठी मर्यादित-घटकांचे विश्लेषण केले जाते. वर्तमान ड्रायव्हिंग वेव्हफॉर्म्सच्या नियंत्रण धोरणांसाठी प्रोटोटाइपच्या बॅक-इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सची तपासणी केली जाते.
मूळ वैशिष्ट्ये जसे की कॉम्पॅक्टनेस आणि लाइटनेस स्लॉटलेस अक्षीय-फ्लक्स पर्मनंट-मॅग्नेट मशीन (AFPMs) जहाज प्रोपेलरच्या थेट ड्राइव्हला समर्पित मोठ्या पॉवर मोटर ड्राइव्हमध्ये अनुप्रयोगासाठी पात्र बनवतात. हा पेपर सागरी प्रणोदनामध्ये वापरण्यासाठी डिझाइन केलेल्या AFPM च्या वैशिष्ट्यांची चर्चा करतो आणि पारंपारिक सिंक्रोनस मशीनच्या तुलनेत कार्यक्षमता, वजन आणि टॉर्क घनता यासारख्या मशीनच्या कामगिरीचे मूल्यमापन केले जाते. मशीन स्टेटर वाइंडिंगची नवीन-कल्पित मॉड्यूलर व्यवस्था प्रस्तावित आहे आणि लहान-आकाराच्या मशीन प्रोटोटाइपमधून घेतलेले प्रायोगिक परिणाम शेवटी दर्शविले आहेत.
इलेक्ट्रिक वाहन (EV) मोटर ड्राईव्हमध्ये, कमी-स्पीड मोटरचा वापर थेट व्हील एक्सलशी जोडल्याने वाहनाचे वजन कमी होते आणि ड्राइव्हच्या कार्यक्षमतेत सुधारणा होते. स्लॉटलेस अक्षीय-फ्लक्स पीएम मोटर्स अशा ऍप्लिकेशनसाठी विशेषतः उपयुक्त आहेत, कारण ते उच्च टॉर्क-ते-वजन गुणोत्तर आणि कार्यक्षमतेसाठी डिझाइन केले जाऊ शकतात. हा पेपर 16 पोल अक्षीय-फ्लक्स पीएम मोटर प्रोटोटाइपशी संबंधित आहे जो इलेक्ट्रिकल स्कूटरच्या प्रोपल्शन ड्राइव्हमध्ये वापरला जातो. मोटर प्रोटोटाइपमध्ये 45 Nm पीक टॉर्क, 6.8 किलो सक्रिय पदार्थाचे वजन आहे आणि ते थेट स्कूटरच्या मागील चाकाला जोडलेले आहे. पेपरमध्ये मोटर प्रोटोटाइपचे डिझाइन आणि बांधकाम यावर चर्चा केली जाते आणि प्रयोगशाळेच्या चाचण्यांमधून प्राप्त झालेल्या प्रायोगिक परिणामांचा अहवाल दिला जातो. शेवटी, स्कूटर मोटर ड्राइव्हच्या व्यवस्थेसंबंधी तपशील दिले आहेत.
सर्व-इलेक्ट्रिक विमानांच्या विकासामुळे अधिक कार्यक्षम, शांत आणि पर्यावरणास अनुकूल वाहने सक्षम होतील आणि हरितगृह वायू उत्सर्जनात जागतिक घट होण्यास हातभार लागेल. तथापि, पारंपारिक इलेक्ट्रिक मोटर्स हवेशीर अनुप्रयोगांमध्ये विचारात घेण्याइतकी उच्च उर्जा घनता प्राप्त करत नाहीत. मोठ्या प्रमाणात उच्च तापमान सुपरकंडक्टिंग (HTS) सामग्री, जसे की YBCO गोळ्यांमध्ये चुंबकीय प्रवाह अडकण्याची क्षमता असते आणि त्यामुळे ते कायम चुंबकासारखे वागतात. प्रायोगिक डेटा दर्शवितो की एक एकल डोमेन YBCO पेलेट्स 17 K वर 29 T पर्यंत अडकू शकतात, ज्यामुळे विमान प्रणोदनामध्ये वापरल्या जाऊ शकणार्‍या उच्च पॉवर घनतेच्या मोटर्सचे डिझाइन सक्षम होते. आम्ही अक्षीय फ्लक्स कॉन्फिगरेशनवर आधारित एक सुपरकंडक्टिंग मोटर डिझाइन केली आहे आणि मोटरच्या बाहेरील बाजूस असलेल्या सुपरकंडक्टिंग कॉइलच्या जखमेद्वारे चुंबकीकृत सहा YBCO प्लेट्सची बनलेली आहे. सहा-ध्रुव-होमोपोलर मशीन पारंपारिक एअर-गॅप प्रतिरोधक आर्मेचर वापरते. अक्षीय-फ्लक्स कॉन्फिगरेशन अनेक रोटर्स आणि स्टेटर्सना एकत्र स्टॅक करण्यास अनुमती देते आणि म्हणून एक किंवा अनेक पारंपारिक स्थायी चुंबकाचा वापर करण्यास सक्षम करते.
SIMINOR Ascenseurs आणि रोम युनिव्हर्सिटी द्वारे संयुक्तपणे मशीन रूमशिवाय डायरेक्ट-ड्राइव्ह लिफ्ट सिस्टीममध्ये ऍप्लिकेशनसाठी विकसित केलेल्या स्लॉटलेस अक्षीय-फ्लक्स स्थायी-चुंबक मोटर ड्राइव्हच्या दोन जुळ्या प्रोटोटाइपचे बांधकाम. पुली-डायरेक्ट-ड्राइव्ह मोटरच्या प्रत्येक प्रोटोटाइपला 5 kW, 95 rev/min रेट केले जाते आणि त्याची शाफ्टची उंची 380 मिमी आणि एकूण अक्षीय जाडी सुमारे 80 मिमी आहे. प्रस्तावित डायरेक्ट-ड्राइव्ह लिफ्ट व्यवस्थेसाठी स्वीकारलेल्या असामान्य तपशील आणि मूळ उत्पादन उपायांवर आधारित मशीन डिझाइनची संपूर्ण पेपरमध्ये चर्चा केली जाते, ज्यामध्ये प्रोटोटाइप मोटर्सची प्रमुख परिमाणे आणि वैशिष्ट्ये समाविष्ट आहेत. शेवटी, मशीन प्रोटोटाइपमधून घेतलेले प्रायोगिक परिणाम नोंदवले जातात.
पॉवर युनिट असेंब्ली ज्यामध्ये मिरर केलेल्या अक्षीय फ्लक्स इलेक्ट्रिक मोटर्सची जोडी असते ज्यामध्ये रोटेशनचा एक सामान्य अक्ष असतो, प्रत्येक अक्षीय फ्लक्स मोटर रोटर शाफ्टवर विल्हेवाट लावलेल्या रोटरसह आणि किमान एक स्टेटर त्या रोटरशी ऑपरेटिव्ह रिलेशनशिपमध्ये विल्हेवाट लावलेला असतो. एक सामान्य माउंटिंग स्ट्रक्चर प्रदान करण्यासाठी अक्षीय फ्लक्स इलेक्ट्रिक मोटर्सच्या प्रत्येक जोडीमध्ये एक कॉमन एंड प्लेट टाकली जाते, तर मिरर केलेल्या अक्षीय फ्लक्स इलेक्ट्रिक मोटर्सच्या जोडीच्या प्रत्येक रोटर शाफ्टमध्ये आउटपुट हब सक्रियपणे जोडला जातो. मिरर केलेल्या अक्षीय फ्लक्स इलेक्ट्रिक मोटर्सची प्रत्येक जोडी प्रत्येक संबंधित आउटपुट हबला स्वतंत्र गती आणि टॉर्क प्रदान करण्यासाठी ऑपरेटिव्हपणे कॉन्फिगर केलेली असते.
मूळ वैशिष्ट्ये जसे की कॉम्पॅक्टनेस आणि लाइटनेस स्लॉटलेस अक्षीय-फ्लक्स पर्मनंट-मॅग्नेट मशीन (AFPMs) जहाज प्रोपेलरच्या थेट ड्राइव्हला समर्पित मोठ्या पॉवर मोटर ड्राइव्हमध्ये अनुप्रयोगासाठी पात्र बनवतात. पेपर सागरी प्रणोदन अनुप्रयोगासाठी डिझाइन केलेल्या AFPM च्या वैशिष्ट्यांवर चर्चा करतो. मशीन स्टेटर विंडिंगची नवीन-कल्पित मॉड्यूलर व्यवस्था प्रस्तावित आहे आणि लहान-आकाराच्या मशीन प्रोटोटाइपमधून घेतलेले प्रायोगिक परिणाम शेवटी दिले जातात.
कमीत कमी कॉगिंग टॉर्कसह अक्षीय प्रवाह स्थायी चुंबक (AFPM) ब्रशलेस डायरेक्ट करंट (BLDC) मोटरचे विश्लेषण आणि प्रयोग. अलीकडे, AFPM मोटरसाठी अनेक इष्टतम डिझाईन्स मर्यादित-घटक (FE) विश्लेषणाद्वारे केल्या गेल्या आहेत, परंतु असे विश्लेषण सामान्यतः वेळ घेणारे असते. या अभ्यासामध्ये, PM आणि कोर यांच्यामध्ये विद्यमान चुंबकीय प्रवाह रेषांचे समीकरण गणितीय पद्धतीने गृहीत धरले जाते आणि किमान कॉगिंग टॉर्कची गणना FE विश्लेषणाशिवाय सैद्धांतिक आणि भूमितीय पद्धतीने केली जाते. या पेपरमध्ये समीकरणाचे स्वरूप द्वितीय-क्रम बहुपदी असल्याचे गृहित धरले आहे. कॉगिंग टॉर्क कमी करणारा स्क्यू कोन सैद्धांतिकरित्या मोजला जातो आणि किमान कॉगिंग टॉर्कचे मूल्य FE विश्लेषणे आणि प्रयोगांद्वारे पुष्टी होते. सैद्धांतिक विश्लेषणामध्ये, प्रस्तावित AFPM मोटरच्या कमाल कॉगिंग टॉर्कचे मूल्य अंदाजे 4 च्या स्क्यू कोनात सर्वात लहान मूल्य असते आणि ते मूल्य FE विश्लेषण आणि प्रयोगांसारखेच असते. नॉनस्क्यूड मोटरच्या तुलनेत, स्क्यूड मोटरचा कॉगिंग टॉर्क कमी केला जाऊ शकतो.
ब्रशलेस डीसी डिस्क-प्रकार अक्षीय-फ्लक्स व्हील मोटरची बहु-उद्देशीय इष्टतम रचना आणि त्याचे इष्टतम वर्तमान वेव्हफॉर्म या पेपरमध्ये सादर केले आहेत. ही समर्पित मोटर चुंबकीय सर्किट्समध्ये मॉडेल केलेली आहे, आणि मर्यादित जागा, वर्तमान घनता, फ्लक्स संपृक्तता आणि ड्रायव्हिंग व्होल्टेज यासारख्या मर्यादांच्या अधीन असलेल्या ऑप्टिमायझेशन योजनेच्या वैशिष्ट्यांची पूर्तता करण्यासाठी डिझाइन केलेली आहे. टॉर्क-ओरिएंटेड ऑप्टिमायझेशन नंतर इष्टतम वर्तमान वेव्हफॉर्म प्राप्त करण्यासाठी केले जाते जे स्वतंत्र वळण संरचनेसाठी विविध निर्बंधांच्या अधीन असते. जास्तीत जास्त टॉर्क आणि मर्यादित ओमिक लॉससह सर्वोत्तम इष्टतम वेव्हफॉर्म हे स्टेटर आणि रोटरमधील एअर-गॅपमधील चुंबकीय प्रवाह भिन्नतेच्या प्रमाणात आढळले आहे, ज्याचा आकार समान आहे.
पारंपारिक रेडियल फ्लक्स पीएम मशीनचे कॉगिंग टॉर्क कमी करण्यासाठी विविध तंत्रे अस्तित्वात आहेत. जरी यापैकी काही तंत्रे अक्षीय फ्लक्स मशीनवर लागू केली जाऊ शकतात, तरीही अक्षीय फ्लक्स मशीन स्टेटरच्या अद्वितीय बांधकामामुळे उत्पादन खर्च विशेषतः जास्त आहे. परिणामी, अक्षीय फ्लक्स पीएम मशिन्ससह वापरण्यासाठी नवीन कमी किमतीची तंत्रे इष्ट आहेत. हा पेपर अक्षीय फ्लक्स मल्टीपल रोटर पृष्ठभाग चुंबक PM मोटर्ससाठी नवीन कॉगिंग टॉर्क मिनिमायझेशन तंत्र सादर करतो. प्रथम, या पेपरमध्ये नवीन तंत्राची मूलभूत तत्त्वे शोधली आहेत. 3-kW, 8-पोल अक्षीय फ्लक्स पृष्ठभाग-चुंबक डिस्क प्रकारचे डबल-रोटर-सिंगल-स्टेटर असलेले मशीन नंतर प्रस्तावित नवीन पद्धत लागू करण्यासाठी डिझाइन आणि ऑप्टिमाइझ केले जाते. लगतच्या चुंबक ध्रुव-आर्कचे ऑप्टिमायझेशन ज्याचा परिणाम कमीत कमी कॉगिंग टॉर्कमध्ये होतो तसेच 3D मर्यादित घटक विश्लेषण (FEA) वापरून जास्तीत जास्त उपलब्ध टॉर्कवरील परिणामाचे मूल्यांकन केले जाते. कमी केलेल्या कॉगिंग टॉर्कची तुलना अनेक विद्यमान वास्तविक मशीन डेटाशी केली जाते आणि काही महत्त्वाचे निष्कर्ष काढले जातात.
अक्षीय-फ्लक्स पर्मनंट-मॅग्नेट (एएफपीएम) मोटर्स डिझाइन करताना कॉगिंग टॉर्क कमी करणे ही मुख्य समस्या आहे ज्याचा डिझाइन प्रक्रियेदरम्यान विचार केला पाहिजे. हा पेपर डबल-रोटर एएफपीएम मोटर्समध्ये कॉगिंग टॉर्क घटक कमी करण्यासाठी अनेक किफायतशीर चुंबक-स्कूइंग तंत्र सादर करतो. रोटर-साइड कॉगिंग टॉर्क मिनिमायझेशन पद्धतींचे तपशीलवार परीक्षण केले जाते ज्यामध्ये चुंबक-स्किव्हिंग पद्धतीवर मुख्य लक्ष केंद्रित केले जाते आणि अनेक किफायतशीर पर्यायी स्कीइंग तंत्रे प्रस्तावित केली जातात. चुंबक-स्क्युइंग पध्दतींची तपशीलवार तुलना प्रदान केली आहे. विश्लेषणाच्या आधारे वेगवेगळ्या रोटर स्ट्रक्चर्ससह प्रोटोटाइप AFPM मोटर तयार केली आहे. विश्लेषणे नंतर प्रायोगिक परिणामांसह प्रमाणित केली जातात आणि AFPM मोटर्सच्या टॉर्क गुणवत्तेवर कॉगिंग टॉर्क घटकाचा प्रभाव शोधला जातो. परिणाम हे पुष्टी करतात की प्रस्तावित चुंबक-स्किव्हिंग पध्दती कॉगिंग घटक लक्षणीयरीत्या कमी करू शकतात कारण अस्पष्ट चुंबकांसह AFPM मोटर संदर्भित करते आणि डिस्क मोटर्सची टॉर्क गुणवत्ता सुधारण्यास मदत करते.
अपारंपरिक स्थायी-चुंबक (पीएम) सिंक्रोनस मशीनवर विविध मापन आणि ओळख पध्दती लागू केल्या जातात, म्हणजे, नॉव्हेल एक्सियल फ्लक्स इंटीरियर पीएम (एएफआयपीएम) सिंक्रोनस मोटर. AFIPM मोटरच्या अपारंपरिक भूमितीसाठी पॅरामीटर ओळख विषयावर समर्पित चर्चा आवश्यक आहे. पेपरमध्ये, AFIPM प्रोटोटाइपवरील स्टँडस्टिल फ्रिक्वेन्सी-रिस्पॉन्स टेस्ट आणि स्टँडस्टिल टाइम-रिस्पॉन्स टेस्ट सादर केल्या आहेत. या चाचण्यांच्या आधारे, d- आणि q-axes सर्किट पॅरामीटर्स निवडले जातात. स्टँडस्टिल चाचण्यांच्या वैधतेची पुष्टी करण्यासाठी, लोड चाचण्या देखील केल्या गेल्या आहेत. शिवाय, लोड चाचण्या काही प्राथमिक AFIPM मशीन कार्यप्रदर्शन परिणाम आणि संपृक्ततेच्या घटनेवर अतिरिक्त माहिती प्रदान करतात. केलेल्या मोजमापांद्वारे प्राप्त केलेल्या d- आणि q-axes समतुल्य सर्किट पॅरामीटर्सचे विश्लेषण आणि तुलना केली जाते. शेवटी, सर्वात योग्य AFIPM मशीन मॉडेल निवडले आहे.
व्हील-मोटर ऍप्लिकेशन्ससाठी नॉव्हेल एक्सियल फ्लक्स इंटीरियर पीएम (एएफआयपीएम) सिंक्रोनस मोटर सादर केली आहे. नवीन अॅनिसोट्रॉपिक रोटर संरचनेमुळे, AFIPM मोटर फ्लक्स कमकुवत ऑपरेशनसह स्थिर शक्ती प्रदान करू शकते. रोटरचे बांधकाम केवळ चूर्ण मऊ चुंबकीय सामग्री वापरून शक्य आहे. प्रस्तावित डिझाइन प्रक्रिया शास्त्रीय इलेक्ट्रिक मोटर डिझाइन नियमांव्यतिरिक्त मर्यादित घटक पद्धत (FEM) वापरते. अभ्यासाधीन प्रोटोटाइपचा संपूर्ण डिझाईन डेटा सादर केला आहे आणि प्रोटोटाइपच्या निर्मितीच्या टप्प्याचे देखील वर्णन केले आहे. मशीन पॅरामीटर्सच्या गणना केलेल्या मूल्यांची तुलना प्रायोगिक मोजमापांच्या आधारावर निर्धारित केलेल्या मूल्यांशी केली जाते. शेवटी प्रोटोटाइप मोटर वैशिष्ट्ये निर्धारित आणि सादर केली जातात.
विमान तंत्रज्ञान अधिक इलेक्ट्रिक आर्किटेक्चरकडे वाटचाल करत असल्याने, विमानात इलेक्ट्रिक मोटर्सचा वापर वाढत आहे. अक्षीय फ्लक्स बीएलडीसी मोटर्स (ब्रशलेस डीसी मोटर्स) हलके वजन, उच्च उर्जेची घनता, उच्च कार्यक्षमता आणि उच्च विश्वासार्हतेची मागणी पूर्ण करण्याच्या क्षमतेमुळे एरो ऍप्लिकेशनमध्ये लोकप्रिय होत आहेत. अक्षीय फ्लक्स बीएलडीसी मोटर्स, सर्वसाधारणपणे, आणि लोहरहित अक्षीय फ्लक्स बीएलडीसी मोटर्स, विशेषतः, अत्यंत कमी इंडक्टन्ससह येतात, यामुळे, त्यांना मोटर वाइंडिंगमध्ये रिपल करंटची तीव्रता मर्यादित करण्यासाठी विशेष काळजी घेणे आवश्यक आहे. बहुतेक नवीन इलेक्ट्रिक एअरक्राफ्ट ऍप्लिकेशन्समध्ये, BLDC मोटर 300 किंवा 600 Vdc बसमधून चालवणे आवश्यक आहे. अशा प्रकरणांमध्ये, विशेषत: 600 Vdc बसच्या ऑपरेशनसाठी, BLDC मोटर ड्राइव्हसाठी इन्सुलेटेड-गेट बायपोलर ट्रान्झिस्टर (IGBT) आधारित इन्व्हर्टर वापरतात. IGBT-आधारित इनव्हर्टरला स्विचिंग वारंवारता वाढविण्यावर मर्यादा आहेत, आणि म्हणून ते कमी वाइंडिंग इंडक्टन्ससह BLDC मोटर्स चालवण्यासाठी फारसे योग्य नाहीत. या अभ्यासात, अक्षीय फ्लक्स BLDC मोटर्स चालविण्यासाठी तीन-स्तरीय न्यूट्रल पॉइंट क्लॅम्प्ड (NPC) इन्व्हर्टर प्रस्तावित आहे.
आकार कमी करणे ही मोटर डिझाइनची सर्वात महत्वाची बाब बनली आहे. हा पेपर एक rhomboidal प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (PCB) वाइंडिंगसह एक सूक्ष्म अक्षीय-फ्लक्स स्पिंडल मोटर सादर करतो. त्याच्या यांत्रिक संरचनेची रचना कोणत्याही अनावश्यक जागा काढून टाकण्याचे उद्दीष्ट करते. प्रोटोटाइप करण्यापूर्वी, अंदाजे विश्लेषणात्मक मॉडेल वापरून मोटर भूमितीची गणना केली जाते, जे डिझाइन प्रक्रियेस गती देण्यास मदत करते. लवचिक PCB वळण हे अल्ट्राथिन इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उत्तेजक स्त्रोताचे प्रतिनिधित्व करते जेथे कॉइलला र्‍होम्बोइडल आकारात जखमा केल्या जातात ज्यामुळे शेवटची वळण लांबी कमी होते आणि तांबेचे नुकसान कमी होते. पुढील कार्यप्रदर्शन मूल्यमापन आणि शुद्धीकरणासाठी डिझाइन प्रक्रियेमध्ये मर्यादित-घटक विश्लेषण देखील समाविष्ट आहे. प्रस्तावित मोटर प्रोटोटाइप केलेली आहे, आणि सिम्युलेशन आणि मापन दरम्यान उत्कृष्ट करार आढळतो.
डिस्क-प्रकार अक्षीय-फ्लक्स व्हील मोटर्ससाठी इष्टतम वर्तमान वेव्हफॉर्म. फोर-फेज डेडिकेटेड व्हील मोटर यांत्रिक भिन्नता आणि रिडक्शन गीअर्सशिवाय इलेक्ट्रिकल वाहनांच्या चाकामध्ये थेट डिझाइन आणि स्थापित केली गेली आहे. स्वतंत्र विंडिंग स्ट्रक्चरसाठी विविध मर्यादांच्या अधीन राहून इष्टतम वर्तमान वेव्हफॉर्म प्राप्त करण्यासाठी आम्ही टॉर्क-ओरिएंटेड ऑप्टिमायझेशन केले. आम्हाला आढळले की जास्तीत जास्त टॉर्क आणि मर्यादित ओमिक लॉस असलेले सर्वोत्तम इष्टतम वेव्हफॉर्म हे स्टेटर आणि रोटरमधील हवेच्या अंतरातील चुंबकीय प्रवाह भिन्नतेच्या प्रमाणात असते आणि त्याचा आकार बॅक-इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स (EMF) सारखा असतो. या निष्कर्षाची पुष्टी सैद्धांतिक आणि संख्यात्मक दोन्ही विश्लेषणाद्वारे केली जाते. अपेक्षेप्रमाणे, प्रयोगांद्वारे काढलेले बॅक-ईएमएफचे वर्तमान नियंत्रण वेव्हफॉर्म जास्तीत जास्त टॉर्क आणि मोटर कार्यक्षमतेच्या दृष्टीने सर्वोत्तम कार्यप्रदर्शन देते.
