मैग्नेटिक लेविटेशन मोटर रोटर: कार्बन फाइबर स्लीव स्ट्रेंथ और मैग्नेट स्टील के लिए हाई-स्पीड सेंट्रीफ्यूगल एंटी-क्रैकिंग समाधान

I. हाई-स्पीड रोटेशन के तहत ''सर्वाइवल टेस्ट''

चुंबकीय उत्तोलन मोटर्स, संपर्क रहित संचालन, उच्च दक्षता और अत्यधिक उच्च घूर्णी गति के अपने फायदे के साथ, औद्योगिक ब्लोअर, कंप्रेसर और ऊर्जा भंडारण फ्लाईव्हील जैसे उच्च-स्तरीय उपकरणों में तेजी से अपनाए जा रहे हैं। हालाँकि, जब घूर्णन गति प्रति मिनट हजारों चक्करों या उससे भी अधिक तक पहुँच जाती है, तो रोटर पर स्थायी चुम्बकों को एक गंभीर 'अस्तित्व परीक्षण' के अधीन किया जाता है।

समस्या कहां है?

चुंबकीय उत्तोलन मोटर्स आमतौर पर स्थायी चुंबक सामग्री के रूप में सिंटरयुक्त एनडीएफईबी का उपयोग करते हैं। यद्यपि एनडीएफईबी उत्कृष्ट चुंबकीय गुण प्रदान करता है - जिसमें बहुत उच्च चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद और जबरदस्ती शामिल है - इसमें एक गंभीर कमजोरी है:  इसकी संपीड़न शक्ति इसकी तन्य शक्ति से कहीं अधिक है । पाउडर धातुकर्म के माध्यम से उत्पादित सिंटर्ड एनडीएफईबी की तन्य शक्ति आमतौर पर 80 एमपीए से अधिक नहीं होती है। उच्च गति पर, केन्द्रापसारक बल स्थायी चुंबक के अंदर महत्वपूर्ण तन्य तनाव उत्पन्न करता है - 18,000 आरपीएम की परिचालन स्थितियों के तहत, एनडीएफईबी में केन्द्रापसारक तनाव 160 एमपीए से अधिक हो सकता है, जो  इसकी अपनी ताकत सीमा से लगभग दोगुना है।.

यह एक भंगुर पदार्थ से बनी रस्सी की तरह है: यह बिना किसी समस्या के संपीड़न का सामना करती है, लेकिन तनाव में आसानी से टूट जाती है। जब मोटर तेज़ गति से घूमती है, तो स्थायी चुम्बकों को तन्य बलों के अधीन किया जाता है क्योंकि वे 'बाहर की ओर फेंके जाते हैं।' एक बार सीमा पार हो जाने पर, चुंबक स्टील टूट जाएगा, टूट जाएगा, या यहाँ तक कि रोटर भी फट जाएगा।

द्वितीय. कार्बन फाइबर आस्तीन: चुंबक स्टील के लिए एक 'तंग कवच'।

हम केन्द्रापसारक बल के तहत नाजुक स्थायी चुम्बकों को टूटने से कैसे बचा सकते हैं? आज उपलब्ध सबसे प्रभावी समाधान  कार्बन फाइबर स्लीव जोड़ना है। स्थायी चुम्बकों के ऊपर

कार्बन फाइबर की तन्यता ताकत 5000 एमपीए से अधिक है, जो एनडीएफईबी की ताकत सीमा से कहीं अधिक है। अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि, टाइटेनियम मिश्र धातु जैसे पारंपरिक धातु आस्तीन की तुलना में, कार्बन फाइबर आस्तीन तीन प्रमुख लाभ प्रदान करता है:

• हल्का और उच्च शक्ति  - कार्बन फाइबर की विशिष्ट शक्ति (शक्ति-से-घनत्व अनुपात) धातुओं की तुलना में बहुत अधिक है, इसलिए एक पतली और हल्की सामग्री पर्याप्त सुरक्षात्मक शक्ति प्रदान कर सकती है।

• कोई एड़ी धारा हानि नहीं  - कार्बन फाइबर एक खराब कंडक्टर है, इसलिए यह धातु आस्तीन की तरह उच्च आवृत्ति एड़ी धारा हानि उत्पन्न नहीं करता है, इस प्रकार अतिरिक्त बिजली हानि और हीटिंग समस्याओं से बचा जाता है।

• कम तापीय विस्तार  - कार्बन फाइबर में तापीय विस्तार का गुणांक कम होता है, जो उच्च तापमान परिचालन स्थितियों के तहत अच्छी आयामी स्थिरता सुनिश्चित करता है।

तृतीय. एंटी-क्रैकिंग का मुख्य रहस्य: पूर्व तनाव

क्या कार्बन फ़ाइबर स्लीव जोड़ने का मतलब यह है कि सब कुछ हल हो गया है? काफी नहीं।

मुख्य बात यह है कि उच्च गति घूर्णन के दौरान केन्द्रापसारक बल के कारण आस्तीन और स्थायी चुंबक दोनों रेडियल विस्तार से गुजरते हैं। यदि स्लीव को चुम्बकों के ऊपर बस 'फिट' किया गया है, तो उनके बीच एक गैप दिखाई देगा - क्योंकि स्लीव का रेडियल विरूपण अक्सर मैग्नेट की तुलना में अधिक होता है। एक बार गैप बन जाने पर, स्लीव चुम्बकों पर अपना अवरोध खो देता है, और चुम्बक स्टील फिर भी टूट जाएगा।

इसका समाधान स्थायी चुम्बकों पर निरंतर 'पूर्व तनाव' लागू करना है।

आस्तीन और चुम्बकों के बीच एक हस्तक्षेप फिट बनाकर (अर्थात्, आस्तीन का आंतरिक व्यास चुम्बकों के बाहरी व्यास से थोड़ा छोटा होता है), आस्तीन एक 'टाइट सूट' की तरह काम करता है जो चुम्बकों के चारों ओर कसकर लपेटता है, जिससे अंदर की ओर रेडियल संपीड़न तनाव लागू होता है। जब रोटर उच्च गति से घूमता है, तो यह पूर्व तनाव  केन्द्रापसारक बल के कारण होने वाले तन्य तनाव का प्रभावी ढंग से प्रतिकार करता है.

अनुसंधान से पता चलता है कि जब हस्तक्षेप 0.10 मिमी से अधिक तक पहुंच जाता है, तो स्थायी चुंबकों में अधिकतम केन्द्रापसारक तनाव को 160 एमपीए से 70 एमपीए से कम किया जा सकता है, जो उनकी ताकत सीमा से काफी नीचे है। चरम स्थितियों (उदाहरण के लिए, 200 डिग्री सेल्सियस उच्च तापमान प्लस ओवरस्पीड रोटेशन) के तहत, हालांकि कार्बन फाइबर आस्तीन में घेरा तनाव 1000 एमपीए से ऊपर बढ़ सकता है, कार्बन फाइबर सामग्री की 1400 एमपीए की ताकत सीमा के सापेक्ष अभी भी पर्याप्त सुरक्षा मार्जिन है।

चतुर्थ. पूर्व-तनाव कैसे प्राप्त करें? दो प्रक्रिया मार्ग

वर्तमान में, कार्बन फाइबर स्लीव में पूर्व-तनाव प्राप्त करने के लिए दो मुख्य विधियाँ हैं:

मार्ग 1: हस्तक्षेप सभा

कार्बन फाइबर स्लीव को अलग से निर्मित किया जाता है और फिर थर्मल या कोल्ड फिटिंग द्वारा रोटर पर इकट्ठा किया जाता है। उदाहरण के लिए, रोटर को -190 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा करने से स्लीव को बहुत कम अक्षीय बल के साथ फिसलने की अनुमति मिलती है; वैकल्पिक रूप से, 25 kN तक के दबाव बल वाली एक अक्षीय प्रेस फिटिंग विधि का उपयोग किया जा सकता है।

हालाँकि, इस विधि में कमियां हैं: कार्बन फाइबर भंगुर होता है और इसमें कठोरता कम होती है, जिससे हस्तक्षेप असेंबली के दौरान इसके क्षतिग्रस्त होने और दरार पड़ने का खतरा होता है। इसके अलावा, असेंबली प्रक्रिया जटिल है और हस्तक्षेप नियंत्रण कठिन है।

रूट 2: हाई-टेंशन वाइंडिंग (बेहतर समाधान)

कार्बन फाइबर को सीधे रोटर की सतह पर घाव किया जाता है, और घुमावदार प्रक्रिया के दौरान,  उच्च तनाव लगाया जाता है, जिससे फाइबर की प्रत्येक परत स्थायी चुंबक की सतह के चारों ओर कसकर लपेट जाती है। फाइबर टो पर

इस विधि की सूक्ष्मता यह है कि  वाइंडिंग प्रक्रिया स्वयं तनाव पूर्व अनुप्रयोग प्रक्रिया है । फाइबर तनाव को नियंत्रित करके, पारंपरिक यांत्रिक हस्तक्षेप विधि की जगह, वांछित प्रीस्ट्रेस फ़ील्ड को आस्तीन पर लगाया जा सकता है।

वी. एसडीएम की कार्बन फाइबर वाइंडिंग प्रक्रिया

चुंबकीय उत्तोलन उच्च गति मोटर रोटर्स के क्षेत्र में,  हांग्जो एसडीएम मैग्नेटिक्स कंपनी लिमिटेड ने  एक परिपक्व  कार्बन फाइबर वाइंडिंग प्रक्रिया में महारत हासिल की है । इसकी तकनीकी विशेषताएं मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलुओं में परिलक्षित होती हैं:

उच्च-तनाव परिधीय घुमावदार प्रौद्योगिकी।  एसडीएम रोटर सतह पर परिधिगत रूप से कार्बन फाइबर को सीधे घुमाने की प्रक्रिया मार्ग को अपनाता है। वाइंडिंग के दौरान कार्बन फाइबर टो पर लागू तनाव को सटीक रूप से नियंत्रित करके, फाइबर परतों को स्थायी चुंबक की बाहरी सतह के अनुरूप कसकर तैयार किया जाता है। यह प्रक्रिया एक साथ आस्तीन बनाते समय मैग्नेट को आवश्यक पूर्व-कसने का बल प्रदान करती है, जिससे पारंपरिक हस्तक्षेप असेंबली से जुड़ी दरार के जोखिम और असेंबली कठिनाइयों से बचा जा सकता है।

सटीक तनाव अनुसूची नियंत्रण।  एसडीएम की प्रक्रिया लचीले ढंग से विभिन्न परिचालन आवश्यकताओं के अनुसार विभिन्न तनाव नियंत्रण मोड को नियोजित करती है। विभिन्न तनाव वितरण आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए - जैसे 'अंदर ढीला, बाहर सख्त' या 'अंदर सख्त, बाहर ढीला' - वे निरंतर तनाव, निरंतर टॉर्क, या पतला तनाव घुमावदार मोड चुन सकते हैं। परत दर परत घुमावदार तनाव को नियंत्रित करके, फाइबर परतों में अवशिष्ट तनाव को एक आदर्श स्थिति में समान रूप से वितरित किया जा सकता है।

पूर्व-कसने वाले बल का मात्रात्मक सत्यापन।  एसडीएम ने सैद्धांतिक गणना से लेकर परिमित तत्व सिमुलेशन और अंत में प्रयोगात्मक सत्यापन तक एक पूर्ण तकनीकी बंद लूप स्थापित किया है। स्थायी चुम्बकों पर उच्च-तनाव घाव कार्बन फाइबर आस्तीन द्वारा उत्पन्न पूर्व-कसने वाले बल के लिए, प्रयोगात्मक परीक्षण परिणामों और विश्लेषणात्मक गणनाओं के बीच औसत त्रुटि 8.56% है, और परिमित तत्व सिमुलेशन के सापेक्ष औसत त्रुटि 7.88% है - सटीकता का यह स्तर पूर्व-तनाव डिजाइन की विश्वसनीयता की पूरी तरह से गारंटी देता है।

एकीकृत पूर्ण-प्रक्रिया क्षमता।  कार्बन फाइबर सामग्री चयन, संरचनात्मक डिजाइन और विद्युत चुम्बकीय डिजाइन से लेकर मोल्डिंग असेंबली प्रक्रियाओं, उपकरण निर्माण और निरीक्षण और परीक्षण तक, एसडीएम के पास पूरी तकनीकी क्षमता है। कंपनी का मुख्यालय हांग्जो में है और इसका एक उद्योग व्यापार एकीकृत लेआउट है, जो इसे ग्राहकों को मैग्नेट से रोटर असेंबली तक पूर्ण-श्रृंखला समाधान प्रदान करने में सक्षम बनाता है।

यह इस परिष्कृत कार्बन फाइबर वाइंडिंग प्रक्रिया के साथ ही है कि एसडीएम के चुंबकीय उत्तोलन उच्च गति मोटर रोटर उच्च गति केन्द्रापसारक परिस्थितियों में चुंबक स्टील के टूटने को प्रभावी ढंग से रोक सकते हैं, प्रति मिनट हजारों क्रांतियों की मांग वाली परिस्थितियों में रोटर के सुरक्षित, स्थिर और विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित करते हैं।