அச்சு-ஃப்ளக்ஸ் ரோட்டர் மேக்னட் டிமேக்னடைசேஷன் வெப்பநிலை தேர்வு: வெப்பநிலை என்பது தேர்வின் முதல் பொருள்

காந்தத்தைத் தேர்ந்தெடுப்பதில் மிகவும் பொதுவான தவறு axial-flux motors என்பது கிரேடு டேபிளில் இருந்து தொடங்க வேண்டும்: முதலில் remanence ஐப் பார்த்து, பின்னர் அதிகபட்ச இயக்க வெப்பநிலையைப் பார்த்து, BOM இல் வைக்க 'போதுமானதாக இருக்கும்' தரத்தைத் தேர்ந்தெடுக்கவும். ஆனால் ஒரு அச்சு-ஃப்ளக்ஸ் கட்டமைப்பில், இந்த வரிசை சரியாக தலைகீழாக உள்ளது. ரோட்டார் காந்தத்தின் வெப்பநிலை காந்தத்தால் தீர்மானிக்கப்படவில்லை; இது இடவியல், குளிரூட்டல் மற்றும் இயக்க நிலைமைகளால் காந்தத்தின் மீது சுமத்தப்படுகிறது. தேர்வின் உண்மையான தொடக்கப் புள்ளி தெளிவாகக் கேட்க வேண்டும்:  மிக மோசமான நிலையில் ஷார்ட் சர்க்யூட், ஓவர்லோட் மற்றும் ஹாட் ஸ்பாட்கள் அதிகமாக இருந்தால், காந்தம் எவ்வளவு சூடாக மாறும், மேலும் அந்த வெப்பநிலையில் தலைகீழ் காந்தப்புலத்தை அது தாங்குமா?

அச்சுப் பாய்வின் டீமேக்னடைசேஷன் அபாயம் கட்டமைப்பில் 'எழுதப்பட்டுள்ளது'

அச்சு-ஃப்ளக்ஸ் மோட்டார்களின் விற்பனை புள்ளி தெளிவாக உள்ளது: அதே சக்தியில், ரேடியல் மோட்டார்களுடன் ஒப்பிடும்போது எடை மற்றும் அச்சு நீளம் பாதியாக குறைக்கப்படலாம். ஆனால் இந்த சுருக்கமானது ஒரு வெப்ப செலவில் வருகிறது.

டபுள்-ஸ்டேட்டர் சிங்கிள்-ரோட்டார் டோபாலஜியில், ரோட்டார் இரண்டு ஸ்டேட்டர்களுக்கு இடையில் சாண்ட்விச் செய்யப்படுகிறது, எனவே ரோட்டருக்கும் காற்றுக்கும் இடையிலான நேரடி தொடர்பு பகுதி வெகுவாகக் குறைக்கப்படுகிறது, மேலும் வெப்ப-சிதறல் பாதை இயல்பாகவே குறுகலானது. அதே நேரத்தில், காந்தங்களே மாற்று காந்தப்புலத்தில் சுழல் மின்னோட்ட இழப்புகளை உருவாக்குகின்றன, மேலும் இந்த வெப்பம் நிரந்தர காந்தங்களுக்குள் நேரடியாக வெளியிடப்படுகிறது. சுழலியின் சுய-வெப்பத்தில் ஸ்டேட்டர்களில் இருந்து வரும் வெப்பக் கதிர்வீச்சு, காந்த வெப்பநிலையை அணுகுவதை எளிதாக்குகிறது அல்லது தொடர்ச்சியான உயர்-சக்தி நிலைமைகளின் கீழ் ஆபத்தான எல்லையைக் கடக்கிறது. தொழில்துறை பகுப்பாய்வுகளில் ஒரு தொடர்ச்சியான தீர்ப்பு என்னவென்றால், அச்சு-ஃப்ளக்ஸ் மோட்டார்களின் சாண்ட்விச் அமைப்பு மற்றும் அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி ஆகியவை மிகக் குறைந்த வெப்பத் திறனுக்கு இட்டுச் செல்கின்றன, இதனால் ரோட்டார் காந்தங்கள் 'அதிக வெப்பமடைவதற்கு அதிக வாய்ப்புள்ளது.'

எனவே, அச்சுப் பாய்ச்சலுக்கான காந்தத் தேர்வு ரேடியல் மோட்டார்களின் அனுபவத்தை வெறுமனே நகலெடுக்க முடியாது. ரேடியல் மோட்டார்களில் உள்ள உள்ளுணர்வு 'ரோட்டார் தண்டு மற்றும் முனைகளில் காற்று மூலம் குளிர்விக்கப்படுகிறது' அடிப்படையில் வட்டு வகை இடவியலில் தோல்வியடைகிறது.

டிமேக்னடைசேஷனில் உண்மையில் என்ன நடக்கிறது: மீளக்கூடிய மற்றும் மீளமுடியாது இடையே உள்ள எல்லை

தேர்வைப் புரிந்து கொள்ள, ஒருவர் இரண்டு வெப்பநிலைக் கருத்துக்களை மட்டும் புரிந்து கொள்ள வேண்டும்.

மீளக்கூடிய டிமேக்னடைசேஷன்  என்பது ஒரு காந்தத்தின் இயல்பான 'வெப்பச் சிதைவு' ஆகும். வெப்பநிலை உயரும் போது, ​​மீள்தன்மை நேர்கோட்டில் குறைகிறது, மேலும் அது குளிர்ந்த பிறகு, நிரந்தர சேதம் இல்லாமல் மீட்டெடுக்கிறது. NdFeB முக்கியமாக இந்த வரம்பில் 120°Cக்குக் கீழே இயங்குகிறது. சிக்கல் 120°C க்கு மேல் தோன்றுகிறது: மீளக்கூடிய சிதைவின் சாய்வு மிகவும் குறிப்பிடத்தக்கதாகிறது, மேலும் விமர்சன ரீதியாக,  மீளமுடியாத மின்காந்தமயமாக்கலின் எல்லை நெருக்கமாக தள்ளப்படுகிறது..

மீளமுடியாத demagnetization க்கான உடல் அளவுகோல்  முழங்கால் புள்ளி ஆகும் . demagnetization வளைவு இரண்டாவது நான்கில் ஒரு ஊடுருவல் புள்ளி உள்ளது. முழங்கால் புள்ளிக்கு மேலே செயல்படும் புள்ளிகள் பாதுகாப்பானவை; வெளிப்புற தலைகீழ் காந்தப்புலம் இயக்கப் புள்ளியை முழங்கால் புள்ளிக்குக் கீழே தள்ளியதும், வெளிப்புறப் புலத்தை அகற்றிய பிறகு காந்தம் திரும்ப முடியாது, மேலும் மீள்நிலை நிரந்தர இழப்பை சந்திக்கிறது. உயரும் வெப்பநிலையின் விளைவு இருமடங்கு உள்ளது: மீள்தன்மை குறைகிறது, அதே நேரத்தில்  முழங்கால் புள்ளி வலது பக்கம் (குறைந்த காந்தப்புலத்தை நோக்கி) நகர்கிறது , அதாவது அதே தலைகீழ் காந்தப்புலம் அதிக வெப்பநிலையில் முழங்கால் புள்ளியைக் கடக்க அதிக வாய்ப்புள்ளது. NdFeB க்கு, பொறியியல் நடைமுறை பொதுவாக  150°C ஐ மீளமுடியாத demagnetization இன் முக்கியமான பகுதியாகக் கருதுகிறது ; இந்த நிலைக்கு மேல், காந்த செயல்திறனின் முழுமையான இழப்பின் ஆபத்து இனி ஒரு சிறிய நிகழ்தகவு நிகழ்வாக இருக்காது.

காந்தம் தரத்தின் எழுத்து பின்னொட்டு,  முழங்கால் புள்ளி இன்னும் வலதுபுறம் இருக்கக்கூடிய வெப்பநிலையைக் குறிப்பிடுகிறது . பொதுவான கடிதப் பரிமாற்றங்கள்: SH என்பது சுமார் 150°C, UH-லிருந்து 180°C, EH-லிருந்து 200°C, மற்றும் AH-லிருந்து 220°C. ஆனால் மிக எளிதாக தவறாகப் படிக்கக்கூடிய ஒரு புள்ளி உள்ளது: பின்னொட்டால் குறிப்பிடப்படும் வெப்பநிலை என்பது  குறிப்பிட்ட ஊடுருவல் குணகம் அளவுத்திருத்த நிலைகளின் கீழ் பொருளின் வெப்பநிலை எதிர்ப்பாகும் , மோட்டாரில் நிறுவப்பட்ட பிறகு காந்தம் தானாகவே பெறும் 'அதிகபட்ச இயக்க வெப்பநிலை' அல்ல. அதே UH காந்தமானது நன்கு குளிரூட்டப்பட்ட முன்மாதிரியில் 130°C இல் தொடர்ந்து இயங்கலாம், ஆனால் போதுமான சாண்ட்விச் குளிரூட்டலுடன் கூடிய வெகுஜன உற்பத்திப் பகுதியில், ஹாட் ஸ்பாட் நேரடியாக 170°Cக்கு மேல் உயரலாம்.

சமாரியம் கோபால்ட்: ஃபால்பேக் விருப்பம், ஆனால் செலவு தெளிவாகக் கணக்கிடப்பட வேண்டும்

NdFeB இன் வெப்பநிலை விளிம்பு உண்மையிலேயே போதுமானதாக இல்லாதபோது, ​​SmCo என்பது பொறியியலில் தவிர்க்க முடியாத மாற்றாகும். SmCo கணிசமாக அதிக வெப்பநிலை எதிர்ப்பைக் கொண்டுள்ளது; அளவில் பயன்பாடுகளில் பல தரங்களைப் பயன்படுத்தலாம்  350°C  , மேலும் கியூரி வெப்பநிலை 700-850°C வரம்பிலும் உள்ளது, இது NdFeB இன் 310-350°C ஐ விட அதிகமாக உள்ளது. உயர் வெப்பநிலை பகுதியில், வெப்பநிலையுடன் கூடிய SmCo இன் மீளமுடியாத டிமேக்னடைசேஷன் வளைவின் சாய்வு NdFeB ஐ விட மிகவும் தட்டையானது.

ஆனால் SmCo இன் விலை ஒரே நேரத்தில் அட்டவணையில் வைக்கப்பட வேண்டும். அதன் வழக்கமான மீள்நிலை  0.95–1.1 T  வரம்பில் உள்ளது, அதே சமயம் NdFeB 1.1–1.4 T ஐ அடையலாம்; அதிகபட்ச ஆற்றல் தயாரிப்பு பொதுவாக  25%–30% குறைவாக இருக்கும்.  NdFeB ஐ விட இதன் பொருள், அதே காற்று-இடைவெளி ஃப்ளக்ஸ் அடர்த்தியை அடைய, SmCo காந்தங்கள் தடிமனாகவும் கனமாகவும் இருக்க வேண்டும், இது ஏற்கனவே இறுக்கமான அச்சு-ஃப்ளக்ஸ் இயந்திரங்களின் அச்சு இடத்தை ஆக்கிரமித்து, ரோட்டார் மந்தநிலை மற்றும் சுழல்-நடப்பு இழப்புகளை கூட அதிகரிக்கலாம். SmCo மிகவும் விலை உயர்ந்தது, மேலும் அதன் விநியோகச் சங்கிலி முதிர்வு மற்றும் விநியோக நெகிழ்வுத்தன்மை NdFeB போன்ற சிறந்ததாக இல்லை. எனவே, 'NdFeB EH/AH க்கு மேம்படுத்தப்பட்டாலும் தாங்க முடியாது' என்பதை தெர்மல் சரிபார்ப்பு தெளிவாகக் குறிப்பிடும் வரை,  SmCo ஐப் பயன்படுத்தி 'வாங்க' வெப்பநிலை வரம்பு பெரும்பாலும் எடை, செலவு மற்றும் ஆற்றல் அடர்த்தி ஆகியவற்றில் மூன்று மடங்கு அதிகமாக செலுத்தப்படும்..

சரியான தேர்வு வரிசை: காந்த வெப்பநிலையிலிருந்து தரத்தை ஊகிக்கவும்

அச்சுப் பாய்ச்சலுக்கான செயல்படக்கூடிய வெப்பநிலை அடிப்படையிலான காந்தத் தேர்வு செயல்முறை, தர அட்டவணையில் இருந்து தொடங்குவதற்குப் பதிலாக, கீழே உள்ள வரிசையைப் பின்பற்ற வேண்டும்.

படி 1: முதலில் குளிர்ச்சியை வரையறுத்து, பின்னர் தரத்தைப் பற்றி விவாதிக்கவும்.  அச்சு-ஃப்ளக்ஸ் இயந்திரத்தின் சுழலி குளிரூட்டும் முறையானது காந்த வெப்பநிலையின் 'தளத்தை' நேரடியாக தீர்மானிக்கிறது. காற்று குளிரூட்டல் எளிமையானது மற்றும் குறைந்த ஒட்டுண்ணி இழப்புகளைக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் காற்றின் வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் குறிப்பிட்ட வெப்ப திறன் குறைவாக உள்ளது, மேலும் குளிரூட்டும் திறன் வேகம் மற்றும் சுற்றுச்சூழலை வலுவாக சார்ந்துள்ளது. அச்சுப் பாய்ச்சலில் எண்ணெய் குளிர்ச்சி அதிகமாக எதிர்பார்க்கப்படுகிறது; ஒரு நியாயமான எண்ணெய் குளிரூட்டும் திட்டமானது தூய நீர் குளிரூட்டலை விட அதிகபட்ச வெப்பநிலையை  15-20 டிகிரி செல்சியஸ் வரை குறைக்க முடியும் என்று சோதனை தரவு காட்டுகிறது  , ஆனால் எண்ணெய் குளிர்ச்சியானது 'வெப்பத்தை எடுத்துச் செல்வது' வெப்பத்தை நீக்குவதற்கு சமமாகாது. வட்டு வகை கட்டமைப்பின் விளிம்பிற்கும் மையத்திற்கும் இடையிலான வெப்பநிலை வேறுபாடு இன்னும்  30-50 K ஐ எட்டும் , மேலும் உள்ளூர் வெப்பப் புள்ளியின் பொருளாகும். குளிரூட்டும் திட்டம் முடக்கப்படும் முன், எந்த தர தேர்வும் நம்பகமான முன்மாதிரி இல்லை.

படி 2: ஷார்ட் சர்க்யூட் நிலையை வெப்பநிலை சரிபார்ப்பில் வைக்கவும்.  சாதாரண செயல்பாட்டின் கீழ் வெப்பநிலை அடிப்படை மட்டுமே. டிமேக்னடைசேஷன் சரிபார்ப்பு ஒரு கட்டுப்படுத்தி பிழை அல்லது முறுக்கு ஷார்ட் சர்க்யூட் மூலம் உருவாக்கப்படும் தலைகீழ் காந்தப்புலத்தை உள்ளடக்கியதாக இருக்க வேண்டும், மேலும்  அந்த நிலையில் காந்தம் அடையக்கூடிய அதிகபட்ச வெப்பநிலையில் இந்த சோதனை செய்யப்பட வேண்டும் . இலக்கியத்தில் வடிவமைப்பு அளவுகோல் நேரடியானது: குறைந்த வெப்பநிலையில் மூன்று-கட்ட குறுகிய-சுற்று மின்னோட்டத்திற்குப் பிறகு மீளமுடியாத டிமேக்னடிசேஷனைத் தவிர்க்க காந்த தடிமன் தேர்ந்தெடுக்கப்பட வேண்டும். மிகவும் பொதுவாக, மோசமான வெப்பநிலை மற்றும் மோசமான டிமேக்னடைசிங் புலத்தின் சூப்பர்போசிஷனில், இயக்கப் புள்ளி முழங்கால் புள்ளிக்குக் கீழே விழவில்லை என்பதை உறுதிப்படுத்துவது அவசியம்.

படி 3: கிரேடு பின்னொட்டைச் சரிபார்க்க 'உண்மையான காந்த வெப்பநிலை + ஷார்ட்-சர்க்யூட் டிமேக்னடைசிங் புலம்' ஐப் பயன்படுத்தவும். குளிரூட்டும் திட்டம் மற்றும் மின்காந்த வடிவமைப்பு மூலம் கொடுக்கப்பட்ட காந்த ஹாட்-ஸ்பாட் வெப்பநிலை  வரிசையில் இருந்தால்  140-150 டிகிரி செல்சியஸ் , மற்றும் குறுகிய சுற்று டிமேக்னடைசிங் புலம் கடுமையாக இல்லை என்றால், SH வேட்பாளர் பட்டியலில் நுழையலாம்; ஹாட் ஸ்பாட்  160 டிகிரி செல்சியஸ் அல்லது அதைத் தாண்டியவுடன் , UH மிகவும் நம்பகமான தொடக்கப் புள்ளியாகும்; ஹாட் ஸ்பாட்  180°C க்கு மேல் அடையும் போது , ​​EH அல்லது உயர் தரங்கள் தீவிரமாக மதிப்பீடு செய்யப்பட வேண்டும் அல்லது குளிரூட்டும் வடிவமைப்பையே மறுபரிசீலனை செய்ய வேண்டும். இங்குள்ள தர்க்கம்:  பின்னொட்டு என்பது 'செயல்திறன் நிலை' அல்ல, ஆனால் கொடுக்கப்பட்ட வெப்பநிலையில் முழங்கால் புள்ளியைப் பாதுகாப்பதற்கான 'திறன் நிலை.'  உயர் பின்னொட்டு கிரேடுகளின் (UH/EH) விலை பொதுவாக சற்று குறைவான மறுபயன்பாடு அல்லது அதிக கனமான-அரிய-பூமி சேர்க்கை ஆகும்; இது இலவச காப்பீடு அல்ல.

படி 4: வெப்பநிலையில் 'சுமையை குறைக்க' ரோட்டார் பிரிவு மற்றும் காந்த வடிவவியலைப் பயன்படுத்தவும்.  காந்தத் தேர்வு என்பது ஒரு தனிமைப்படுத்தப்பட்ட பொருள் முடிவு அல்ல. அச்சு-ஃப்ளக்ஸ் சுழலி காந்தங்களின் சுழல்-தற்போதைய இழப்பு நேரடியாக சுழல்-தற்போதைய பாதை நீளம் மற்றும் காந்த மேற்பரப்பில் உள்ள மேற்பரப்புடன் தொடர்புடையது, மேலும் நிரந்தர-காந்தப் பிரிவு என்பது சுழல்-நடப்பு இழப்பைக் குறைப்பதற்கும் வெப்பநிலை உயர்வை அடக்குவதற்கும் ஒரு சிறந்த வழிமுறையாகும். கிரேடு ஏற்கனவே தீர்மானிக்கப்பட்டு, வெப்பநிலை விளிம்பு இறுக்கமாக இருக்கும் போது, ​​காந்தத்தின் சொந்த வெப்ப உற்பத்தியை பிரித்தல் தேர்வுமுறை மூலம் குறைப்பது, கிரேடு பின்னொட்டை ஒரு மட்டத்தில் உயர்த்துவதை விட சில நேரங்களில் மிகவும் சிக்கனமானது, மேலும் இது முறுக்கு அடர்த்தியைப் பாதுகாப்பதற்கும் மிகவும் உகந்தது.

ஒரு நடைமுறை தீர்ப்பு வரி

வடிவமைப்பு மதிப்பாய்வைக் கொண்டுவர இந்தக் கட்டுரையை ஒரு வாக்கியத்தில் சுருக்க வேண்டும் என்றால், அது:  அச்சு-ஃப்ளக்ஸ் ரோட்டர் காந்தத்தின் தரம் 'தேர்ந்தெடுக்கப்படக்கூடாது'; அது 'கணக்கிடப்பட்டது'-முதலில் காந்தம் எந்த வெப்பநிலையை அடையும் என்பதைக் கணக்கிடுவதற்கு குளிரூட்டும் மற்றும் குறுகிய-சுற்று நிலைகளைப் பயன்படுத்தவும், பின்னர் அந்த வெப்பநிலையைப் பயன்படுத்தி முழங்கால் புள்ளியைப் பார்க்கவும், இறுதியாக பின்னொட்டைப் பயன்படுத்தவும்.

NdFeB ஐப் பொறுத்தவரை,  120 ° C  என்பது மீளக்கூடிய சிதைவு குறிப்பிடத்தக்கதாகத் தொடங்கும் அவதானிப்புப் புள்ளியாகும், மேலும்  150 ° C  என்பது மீளமுடியாத டிமேக்னடைசேஷன் அபாயம் தீவிரமாக சரிபார்க்கப்பட வேண்டிய நிலைக்கு நுழையும் பகுதியாகும். இந்த இரண்டு எண்களும் தர அட்டவணையில் 'அதிகபட்ச இயக்க வெப்பநிலை' இல்லை; மாறாக, அச்சுப் பாய்வின் சாண்ட்விச் அமைப்பில், ரேடியல் இயந்திரங்களை விட வெப்பநிலை விளிம்பு வேகமாக மறைந்துவிடும் என்பதை வடிவமைப்பாளர்களுக்கு நினைவூட்டுகின்றன. வெப்பநிலையை தரத்தின் பொருளாகக் காட்டிலும் தேர்வுப் பொருளாகக் கருதுவது, பொருள் சிக்கலில் இருந்து முறையான நம்பகத்தன்மை இடைவெளியாக மாறுவதிலிருந்து டிமேக்னடைசேஷன் தடுக்கிறது.