অক্ষীয়-ফ্লাক্স রটার ম্যাগনেট ডিম্যাগনেটাইজেশন তাপমাত্রা নির্বাচন: তাপমাত্রা নির্বাচনের প্রথম বিষয়

জন্য চুম্বক নির্বাচন সবচেয়ে সাধারণ ভুল অক্ষীয়-ফ্লাক্স মোটরগুলি গ্রেড টেবিল থেকে শুরু করতে হয়: প্রথমে রিম্যানেন্স দেখুন, তারপর সর্বোচ্চ অপারেটিং তাপমাত্রায়, এবং এমন একটি গ্রেড বেছে নিন যা BOM-এ রাখার জন্য 'যথেষ্ট ভাল'। কিন্তু একটি অক্ষীয়-প্রবাহ কাঠামোতে, এই ক্রমটি ঠিক বিপরীত। রটার চুম্বক তাপমাত্রা চুম্বক নিজেই দ্বারা নির্ধারিত হয় না; এটি টপোলজি, কুলিং এবং অপারেটিং অবস্থার দ্বারা চুম্বকের উপর চাপানো হয়। নির্বাচনের আসল সূচনা বিন্দুটি হল স্পষ্টভাবে জিজ্ঞাসা করা:  সবচেয়ে খারাপ ক্ষেত্রে যেখানে শর্ট সার্কিট, ওভারলোড এবং হট স্পটগুলি সুপার ইমপোজ করে, চুম্বকটি কতটা গরম হবে এবং এটি কি সেই তাপমাত্রায় বিপরীত চৌম্বক ক্ষেত্রকে সহ্য করতে পারে?

অক্ষীয় প্রবাহের ডিম্যাগনেটাইজেশন ঝুঁকি কাঠামোটি 'লিখিত'

অক্ষীয়-ফ্লাক্স মোটরগুলির বিক্রয় বিন্দু পরিষ্কার: একই শক্তিতে, রেডিয়াল মোটরের তুলনায় ওজন এবং অক্ষীয় দৈর্ঘ্য অর্ধেক করা যেতে পারে। কিন্তু এই কমপ্যাক্টনেস তাপীয় খরচে আসে।

একটি ডাবল-স্টেটর একক-রটার টপোলজিতে, রটার দুটি স্টেটরের মধ্যে স্যান্ডউইচ করা হয়, তাই রটার এবং বায়ুর মধ্যে সরাসরি যোগাযোগের ক্ষেত্রটি ব্যাপকভাবে হ্রাস পায় এবং তাপ-অপতনের পথটি অন্তর্নিহিতভাবে সংকীর্ণ হয়। একই সময়ে, চুম্বক নিজেই বিকল্প চৌম্বক ক্ষেত্রে এডি-কারেন্ট ক্ষয়ক্ষতি তৈরি করে এবং এই তাপ সরাসরি স্থায়ী চুম্বকের ভিতরে নির্গত হয়। রটারের স্ব-তাপীকরণের উপর চাপানো স্টেটর থেকে তাপীয় বিকিরণ চুম্বকের তাপমাত্রার কাছে যাওয়া বা এমনকি ক্রমাগত উচ্চ-শক্তির পরিস্থিতিতে বিপজ্জনক সীমা অতিক্রম করা সহজ করে তোলে। শিল্প বিশ্লেষণে একটি পুনরাবৃত্ত রায় হল যে স্যান্ডউইচ গঠন এবং অক্ষীয়-ফ্লাক্স মোটরগুলির উচ্চ শক্তির ঘনত্ব অত্যন্ত কম তাপ ক্ষমতার দিকে পরিচালিত করে, যার ফলে রটার চুম্বকগুলিকে 'অত্যধিক উত্তাপের প্রবণ' করে তোলে৷

অতএব, অক্ষীয় প্রবাহের জন্য চুম্বক নির্বাচন কেবল রেডিয়াল মোটরের অভিজ্ঞতা অনুলিপি করতে পারে না। রেডিয়াল মোটরগুলির অন্তর্দৃষ্টি যে 'রোটরটি শ্যাফ্টের মধ্য দিয়ে ঠান্ডা হয় এবং প্রান্তে বাতাস থাকে' মূলত একটি ডিস্ক-টাইপ টপোলজিতে ব্যর্থ হয়।

ডিম্যাগনেটাইজেশনে আসলে কী ঘটে: বিপরীত এবং অপরিবর্তনীয়ের মধ্যে সীমানা

নির্বাচন বোঝার জন্য, একজনকে শুধুমাত্র দুটি তাপমাত্রার ধারণা উপলব্ধি করতে হবে।

বিপরীতমুখী ডিম্যাগনেটাইজেশন  হল একটি চুম্বকের স্বাভাবিক 'তাপীয় ক্ষয়'। তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে, রম্যতা রৈখিকভাবে হ্রাস পায় এবং এটি স্থায়ী ক্ষতি ছাড়াই শীতল হওয়ার পরে পুনরুদ্ধার করে। NdFeB প্রধানত 120°C এর নিচে এই পরিসরে কাজ করে। সমস্যাটি 120 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে দেখা যায়: বিপরীতমুখী ক্ষয়ের ঢাল আরও তাৎপর্যপূর্ণ হয়ে ওঠে এবং আরও সমালোচনামূলকভাবে,  অপরিবর্তনীয় ডিম্যাগনেটাইজেশনের সীমানা আরও কাছে ঠেলে দেওয়া হয়.

অপরিবর্তনীয় ডিম্যাগনেটাইজেশনের জন্য শারীরিক মাপকাঠি হল  হাঁটু বিন্দু । ডিম্যাগনেটাইজেশন বক্ররেখা দ্বিতীয় চতুর্ভুজে একটি প্রবর্তন বিন্দু আছে। হাঁটু পয়েন্ট উপরে অপারেটিং পয়েন্ট নিরাপদ; একবার একটি বাহ্যিক বিপরীত চৌম্বক ক্ষেত্র অপারেটিং পয়েন্টটিকে হাঁটুর বিন্দুর নীচে ঠেলে, বাহ্যিক ক্ষেত্রটি সরানোর পরে চুম্বকটি ফিরে আসতে পারে না এবং অবশিষ্টাংশ স্থায়ী ক্ষতির সম্মুখীন হয়। ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার পরিণতি দ্বিগুণ: পুনঃস্থাপন হ্রাস পায়, এবং একই সময়ে  হাঁটুর বিন্দু ডানদিকে (নিম্ন চৌম্বক ক্ষেত্রের দিকে) চলে যায় , যার অর্থ একই বিপরীত চৌম্বক ক্ষেত্র উচ্চ তাপমাত্রায় হাঁটু বিন্দু অতিক্রম করার সম্ভাবনা বেশি। NdFeB-এর জন্য, প্রকৌশল অনুশীলন সাধারণত  150°C কে অপরিবর্তনীয় ডিম্যাগনেটাইজেশনের জন্য গুরুত্বপূর্ণ অঞ্চল হিসাবে বিবেচনা করে ; এই স্তরের উপরে, চৌম্বক কর্মক্ষমতা সম্পূর্ণ ক্ষতির ঝুঁকি আর একটি নগণ্য ছোট-সম্ভাবনা ঘটনা নয়।

একটি চুম্বক গ্রেডের অক্ষর প্রত্যয়টি মূলত  সেই তাপমাত্রাকে নির্দিষ্ট করে যেখানে হাঁটুর বিন্দুটি এখনও যথেষ্ট ডানদিকে থাকতে পারে । সাধারণ চিঠিপত্র হল: SH প্রায় 150°C, UH থেকে 180°C, EH-200°C, এবং AH-এর সাথে 220°C। কিন্তু একটি বিন্দু আছে যা খুব সহজেই ভুল বোঝা যায়: প্রত্যয় দ্বারা নির্দেশিত তাপমাত্রা হল  নির্দিষ্ট পারমিয়েন্স সহগ ক্রমাঙ্কন অবস্থার অধীনে উপাদানের তাপমাত্রা প্রতিরোধ ক্ষমতা , 'সর্বাধিক অপারেটিং তাপমাত্রা' নয় যেটি চুম্বকটি মোটরে ইনস্টল করার পরে স্বয়ংক্রিয়ভাবে প্রাপ্ত হয়। একই UH চুম্বক একটি ভাল-ঠান্ডা প্রোটোটাইপে ক্রমাগত 130°C এ চলতে পারে, কিন্তু অপর্যাপ্ত স্যান্ডউইচ কুলিং সহ একটি ভর-উৎপাদন অংশে, হট স্পট সরাসরি 170°C এর উপরে উঠতে পারে।

সামারিয়াম কোবাল্ট: ফলব্যাক বিকল্প, তবে খরচ অবশ্যই পরিষ্কারভাবে গণনা করা উচিত

যখন NdFeB-এর তাপমাত্রার মার্জিন সত্যিই অপর্যাপ্ত, তখন SmCo হল প্রকৌশলে একটি অনিবার্য বিকল্প। SmCo উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধের আছে; স্তরে অ্যাপ্লিকেশনে অনেকগুলি গ্রেড ব্যবহার করা যেতে পারে  350°C  , এবং Curie তাপমাত্রাও 700–850°C রেঞ্জের মধ্যে, NdFeB-এর 310-350°C থেকে অনেক বেশি। উচ্চ-তাপমাত্রা অঞ্চলে, তাপমাত্রার সাথে SmCo-এর অপরিবর্তনীয় ডিম্যাগনেটাইজেশন বক্ররেখার ঢালও NdFeB-এর তুলনায় অনেক চ্যাপ্টার।

কিন্তু SmCo-এর খরচ একই সময়ে টেবিলে রাখতে হবে। এটির সাধারণ স্থায়িত্ব  0.95-1.1 T  পরিসরে, যখন NdFeB 1.1-1.4 T-এ পৌঁছাতে পারে; সর্বাধিক শক্তি পণ্য সাধারণত  25%-30% কম।  NdFeB এর তুলনায় এর মানে হল একই এয়ার-গ্যাপ ফ্লাক্স ঘনত্ব অর্জন করতে, SmCo চুম্বকগুলিকে আরও ঘন এবং ভারী হতে হবে, যা ফলস্বরূপ অক্ষীয়-ফ্লাক্স মেশিনগুলির ইতিমধ্যেই আঁটসাঁট অক্ষীয় স্থানকে সীমাবদ্ধ করে এবং এমনকি রটারের জড়তা এবং এডি-কারেন্ট লস বাড়িয়ে দিতে পারে। SmCo আরও ব্যয়বহুল, এবং এর সাপ্লাই চেইন পরিপক্কতা এবং ডেলিভারি নমনীয়তা NdFeB এর মতো ভালো নয়। অতএব, যদি না তাপীয় চেক স্পষ্টভাবে নির্দেশ করে যে 'এমনকি EH/AH তে আপগ্রেড করা NdFeBও ধরে রাখতে পারে না,'  SmCo ব্যবহার করে তাপমাত্রা মার্জিন 'ক্রয়' করা প্রায়শই ওজন, খরচ এবং শক্তির ঘনত্বের তিনগুণ বেশি লেনদেন করা হয়।.

নির্বাচনের সঠিক ক্রম: চুম্বক তাপমাত্রা থেকে গ্রেড অনুমান করুন

অক্ষীয় প্রবাহের জন্য একটি কার্যকর তাপমাত্রা-ভিত্তিক চুম্বক নির্বাচন প্রক্রিয়াটি গ্রেড টেবিল থেকে শুরু না করে নীচের ক্রম অনুসরণ করা উচিত।

ধাপ 1: প্রথমে কুলিং সংজ্ঞায়িত করুন, তারপর গ্রেড নিয়ে আলোচনা করুন।  একটি অক্ষীয়-ফ্লাক্স মেশিনের রটার কুলিং পদ্ধতি সরাসরি চুম্বকের তাপমাত্রার 'ফ্লোর' নির্ধারণ করে। বায়ু শীতলকরণ সহজ এবং কম পরজীবী ক্ষতি আছে, কিন্তু তাপ পরিবাহিতা এবং বায়ুর নির্দিষ্ট তাপ ক্ষমতা সীমিত, এবং শীতল করার ক্ষমতা দৃঢ়ভাবে গতি এবং পরিবেশের উপর নির্ভরশীল। অক্ষীয় প্রবাহে তেল শীতল হওয়া অত্যন্ত প্রত্যাশিত; পরীক্ষামূলক তথ্য দেখায় যে একটি যুক্তিসঙ্গত তেল-কুলিং স্কিম বিশুদ্ধ জলের শীতলকরণের চেয়ে সর্বোচ্চ তাপমাত্রা  15-20 ডিগ্রি সেলসিয়াস  আরও কমাতে পারে, তবে তেল শীতলকরণ 'তাপ বহন করে' 'তাপ দূরীকরণ' সমান নয়। একটি ডিস্ক-টাইপ কাঠামোর প্রান্ত এবং কেন্দ্রের মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্য এখনও  30-50 কে-এ পৌঁছাতে পারে , এবং স্থানীয় হট স্পট অবজেক্ট ডিম্যাগনেটাইজেশন হট স্পট। কুলিং স্কিম হিমায়িত হওয়ার আগে, যেকোনো গ্রেড নির্বাচনের একটি নির্ভরযোগ্য ভিত্তির অভাব রয়েছে।

ধাপ 2: তাপমাত্রা পরীক্ষায় শর্ট-সার্কিট কন্ডিশন রাখুন।  স্বাভাবিক অপারেশনের অধীনে তাপমাত্রা শুধুমাত্র বেসলাইন। ডিম্যাগনেটাইজেশন যাচাইকরণ অবশ্যই একটি কন্ট্রোলার ফল্ট বা উইন্ডিং শর্ট সার্কিট দ্বারা উত্পন্ন বিপরীত চৌম্বকীয় ক্ষেত্রকে আবৃত করতে হবে এবং এই পরীক্ষাটি অবশ্যই  সর্বোচ্চ তাপমাত্রায় সঞ্চালিত হতে হবে যে অবস্থায় চুম্বক পৌঁছাতে পারে ৷ সাহিত্যে নকশার মানদণ্ড সোজা: সর্বনিম্ন তাপমাত্রায় তিন-ফেজ শর্ট-সার্কিট কারেন্টের পরে অপরিবর্তনীয় ডিম্যাগনেটাইজেশন এড়াতে চুম্বকের বেধ নির্বাচন করা উচিত। আরও সাধারণভাবে, এটি নিশ্চিত করা প্রয়োজন যে অপারেটিং পয়েন্টটি সবচেয়ে খারাপ তাপমাত্রা এবং সবচেয়ে খারাপ ডিম্যাগনেটাইজিং ক্ষেত্রের সুপারপজিশনে হাঁটু বিন্দুর নিচে পড়ে না।

ধাপ 3: গ্রেড প্রত্যয় পরীক্ষা করতে 'প্রকৃত চুম্বক তাপমাত্রা + শর্ট-সার্কিট ডিম্যাগনেটাইজিং ক্ষেত্র' ব্যবহার করুন। যদি কুলিং স্কিম এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ডিজাইন দ্বারা প্রদত্ত চুম্বক হট-স্পট তাপমাত্রা  এর ক্রমানুসারে হয়  140-150°C , এবং শর্ট-সার্কিট ডিম্যাগনেটাইজিং ক্ষেত্রটি গুরুতর না হয়, SH প্রার্থী তালিকায় প্রবেশ করতে পারে; একবার হট স্পটটি  160 ডিগ্রি সেলসিয়াস অতিক্রম করে বা অতিক্রম করলে , UH হল আরও নির্ভরযোগ্য সূচনা বিন্দু; যখন হট স্পট  180 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে পৌঁছায় , তখন ইএইচ বা এমনকি উচ্চতর গ্রেডগুলিকে অবশ্যই গুরুত্ব সহকারে মূল্যায়ন করতে হবে, বা শীতল করার নকশাটি অবশ্যই পুনর্বিবেচনা করতে হবে। এখানে যুক্তি হল:  প্রত্যয়টি একটি 'পারফরম্যান্স লেভেল' নয়, বরং একটি 'প্রদত্ত তাপমাত্রায় হাঁটুর বিন্দু সংরক্ষণের জন্য সক্ষমতার স্তর।'  উচ্চ-প্রত্যয় গ্রেডের (UH/EH) খরচ সাধারণত সামান্য কম রিম্যানেন্স বা উচ্চতর ভারী-বিরল-আর্থ সংযোজন; এটা বিনামূল্যে বীমা নয়.

ধাপ 4: তাপমাত্রায় 'লোড হালকা' করতে রটার সেগমেন্টেশন এবং চুম্বক জ্যামিতি ব্যবহার করুন।  চুম্বক নির্বাচন একটি বিচ্ছিন্ন উপাদান সিদ্ধান্ত নয়. অক্ষীয়-ফ্লাক্স রটার ম্যাগনেটের এডি-কারেন্ট ক্ষতি সরাসরি চুম্বক পৃষ্ঠের এডি-কারেন্ট পথের দৈর্ঘ্য এবং পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলের সাথে সম্পর্কিত, এবং স্থায়ী-চুম্বক বিভাজন এডি-কারেন্ট ক্ষতি হ্রাস এবং তাপমাত্রা বৃদ্ধি দমন করার একটি কার্যকর উপায়। যখন গ্রেড ইতিমধ্যেই নির্ধারণ করা হয়েছে এবং তাপমাত্রার মার্জিন টাইট, সেগমেন্টেশন অপ্টিমাইজেশানের মাধ্যমে চুম্বকের নিজস্ব তাপ উত্পাদনকে হ্রাস করা কখনও কখনও গ্রেড প্রত্যয়কে একটি স্তর দ্বারা বাড়ানোর চেয়ে অনেক বেশি লাভজনক এবং এটি টর্কের ঘনত্ব সংরক্ষণের জন্য আরও সহায়ক।

একটি ব্যবহারিক বিচার লাইন

যদি এই নিবন্ধটিকে একটি নকশা পর্যালোচনায় আনতে একটি বাক্যে সংকুচিত করতে হয়, তা হল:  একটি অক্ষীয়-ফ্লাক্স রটার চুম্বকের গ্রেড 'নির্বাচিত' হওয়া উচিত নয়; এটি 'গণনা করা' হওয়া উচিত—প্রথমে চুম্বক কোন তাপমাত্রায় পৌঁছাবে তা গণনা করতে কুলিং এবং শর্ট-সার্কিট শর্তগুলি ব্যবহার করুন, তারপর সেই তাপমাত্রাটি হাঁটুর বিন্দুর দিকে তাকানোর জন্য ব্যবহার করুন এবং অবশেষে প্রত্যয়টিতে স্থির করুন৷

NdFeB-এর জন্য,  120°C  হল সেই পর্যবেক্ষণ বিন্দু যেখানে বিপরীত ক্ষয় তাৎপর্যপূর্ণ হতে শুরু করে এবং প্রায়  150°C  হল সেই অঞ্চল যেখানে অপরিবর্তনীয় ডিম্যাগনেটাইজেশন ঝুঁকি স্তরে প্রবেশ করে যেটিকে অবশ্যই গুরুত্ব সহকারে যাচাই করতে হবে। এই দুটি সংখ্যা গ্রেড টেবিলের 'সর্বাধিক অপারেটিং তাপমাত্রা' নয়; বরং, তারা ডিজাইনারদের মনে করিয়ে দেয় যে অক্ষীয় প্রবাহের স্যান্ডউইচ কাঠামোতে, রেডিয়াল মেশিনের তুলনায় তাপমাত্রার মার্জিন দ্রুত অদৃশ্য হয়ে যায়। তাপমাত্রাকে গ্রেডের বস্তুর পরিবর্তে নির্বাচনের বিষয় হিসাবে বিবেচনা করা যা ডিম্যাগনেটাইজেশনকে একটি উপাদানগত সমস্যা থেকে সিস্টেমিক নির্ভরযোগ্যতার ফাঁকে পরিণত করা থেকে বিরত রাখে।