ब्रशलेस मोटर के लिए चुंबकीय गियर

इस लेख में मैं हमारे द्वारा विकसित चुंबकीय गियरबॉक्स के बारे में बात करूंगा। इस गियरबॉक्स को ब्रशलेस मोटर के साथ उपयोग करने की योजना है। लेख पारंपरिक गियरबॉक्स की तुलना में इस गियरबॉक्स के संभावित दायरे, इसके पेशेवरों और विपक्षों के बारे में बात करेगा।

परिचय

ब्रशलेस मोटरलेस मोटर (बीएलडीसी) न्यूनतम आकार के साथ अत्यधिक उच्च शक्ति प्रदान करते हैं। यह शक्तिशाली दुर्लभ पृथ्वी मैग्नेट के लिए धन्यवाद प्राप्त किया जाता है। छोटे रूप के कारक में मोटर बनाते समय, ऐसे इंजनों में कोई प्रतिस्पर्धा नहीं होती है।

हालांकि, उच्च शक्ति के बावजूद, मोटर का छोटा आकार उस पर कई प्रतिबंध लगाता है जैसे: एक छोटा क्षण, उच्च परिचालन गति, एक छोटा शीतलन क्षेत्र। ये प्रतिबंध आपको मोटर की पूरी क्षमता का उपयोग करने की अनुमति नहीं देते हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, एक 540 फॉर्म फैक्टर मोटर (डी = 36 मिमी एल = 54 मिमी) काफी अच्छी दक्षता के साथ एक किलोवाट से अधिक में बिजली देने में सक्षम है, लेकिन यह केवल बहुत उच्च गति पर संभव है, जब मोटर से इस बिजली को निकालना काफी मुश्किल हो जाता है। नाममात्र मोड में, बिना मजबूर एयरफ्लो के ऐसी मोटर 200-400 वाट का उत्पादन कर सकती है।

हमारी मोटोक्रोम टीम का मुख्य फोकस ब्रशलेस मोटर्स का डिजाइन और निर्माण है। ग्राहकों में से एक के लिए मोटर डिजाइन करते समय, हम बस ऊपर वर्णित समस्याओं में भाग गए। ग्राहक को एक छोटे व्यास के साथ एक मोटर की आवश्यकता थी, लेकिन एक ही समय में एक काफी उच्च टोक़ और दक्षता। आवश्यकताओं का पालन करने के लिए, मोटर 40 मिमी के व्यास के साथ लगभग आधा मीटर लंबाई में निकला। मोटर काफी महंगा हो गया और इकट्ठा करना बहुत मुश्किल हो गया। उसी समय, समान बिजली मापदंडों को प्राप्त करने के लिए, मोटर को 3 गुना छोटा करना संभव है, लेकिन गियरबॉक्स का उपयोग करना। और अंत में, यह विकल्प चुना गया था।





गियरबॉक्स का उपयोग करना एक अच्छा समाधान की तरह लगता है। लेकिन इसके साथ कई अन्य समस्याएं हैं, जो सभी इंजनों में उनके पूर्ण उपयोग की अनुमति नहीं देती हैं।

• टूटने और सीमित सेवा जीवन की संभावना के साथ अतिरिक्त इकाई
• समग्र आयामों में वृद्धि;
• बढ़ा हुआ शोर, जो पानी के नीचे के उपकरणों के संचालन में महत्वपूर्ण हो सकता है;
• अधिकांश मैकेनिकल गियरबॉक्स में गियरबॉक्स के इनपुट शाफ्ट पर संचारित टोक़ और शाफ्ट की गति पर प्रतिबंध है, जो बदले में इलेक्ट्रिक मोटर पर अतिरिक्त प्रतिबंध / आवश्यकताएं लगाता है।

गियरबॉक्स चुनने पर हम दो मुख्य समस्याओं में भाग गए। 1) गियरबॉक्स के लिए ब्रशलेस मोटर की पूरी क्षमता का एहसास करने के लिए, यह मोटर के आकार के आकार में तुलनीय होना चाहिए। इसके साथ, मोटर कॉम्पैक्ट होना बंद हो जाता है। 2) अधिकांश मैकेनिकल गियरबॉक्स उच्च गति (> 15000 RPM) पर काम करने में सक्षम नहीं हैं, और हम उच्च गति में रुचि रखते हैं। केवल 1 ... 2 कंपनियां आवश्यक गियरबॉक्स के लिए एक ऑर्डर लेने और भुगतान प्राप्त करने के 3 महीने बाद इसे वितरित करने के लिए सहमत हुईं। इसकी विश्वसनीयता और स्थायित्व क्या होगा, हमें अभी तक पता लगाना बाकी है, हालांकि, सही गियरबॉक्स खोजने से जुड़ी कठिनाइयों ने हमें इस समस्या के बारे में और सोचने पर मजबूर कर दिया है।

हमारे दृष्टिकोण से एक अच्छा विकल्प, एक चुंबकीय गियरबॉक्स था। उन्हें अभी तक व्यापक उपयोग नहीं मिला है और उनके बारे में पर्याप्त जानकारी नहीं है, इसलिए हमने इस मुद्दे को गहराई से हल करने और अपने दम पर गियरबॉक्स बनाने का फैसला किया। यह हमें इसकी मॉडलिंग के लिए एक दृष्टिकोण बनाने की अनुमति देगा और हमें भविष्य में इसके मापदंडों की गणना करने की अनुमति देगा।

चुंबकीय गियर

हमने एक आम योजना के अनुसार एक चुंबकीय गियरबॉक्स बनाने का फैसला किया, जो एक ग्रहों के गियरबॉक्स का एक एनालॉग है। केंद्र में चुम्बक "सन गियर" होते हैं, बाहर की तरफ चुम्बक "रिंग गियर (एपिसायकल)" होते हैं, उनके बीच मुलायम चुंबकीय सामग्री से बने दांत "वाहक" के रूप में कार्य करते हैं।


इस डिज़ाइन में न्यूनतम वॉल्यूम में अधिकतम होल्डिंग पल है और यह हमारे कार्य के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है। परिणामस्वरूप, हमने निम्नलिखित नमूने का डिज़ाइन और निर्माण किया।



इस नमूने का व्यास 36 मिमी है। गियरबॉक्स का इनपुट हिस्सा NEMA 17 मानक के अनुसार बनाया गया है। आउटपुट शाफ्ट के बजाय, हमने एक सार्वभौमिक फेसप्लेट बनाया, जो प्रयोगात्मक कार्य, परीक्षणों और प्रयोगों में इसे एक अलग लोड संलग्न करने की अनुमति देता है, और, यदि आवश्यक हो, तो शाफ्ट को स्थापित करना, फेसप्लेट के केंद्र में बेस माउंटिंग छेद के लिए धन्यवाद। वैसे, हमने अपने इलेक्ट्रॉन मोटर के लिए सार्वभौमिक माउंट की अवधारणा को लागू किया, जिसे हम रूसी संघ में बड़े पैमाने पर उत्पादन और बिक्री के लिए तैयार कर रहे हैं (हम इसके बारे में एक अलग लेख लिखेंगे)।

परिणामी गियरबॉक्स के पैरामीटर गणना वाले लोगों के काफी करीब थे। इसमें 1:10 की कमी है और स्थिर भार के तहत आउटपुट शाफ्ट पर 0.53 एनएम का एक क्षण बनाए रखने में सक्षम है। इस तरह के आयामों के लिए यह एक अच्छा पर्याप्त संकेतक है। तुलना के लिए, समान आयामों में एक मोटर 50% से कम दक्षता के साथ ऐसा क्षण देगा, और इस गियरबॉक्स वाली प्रणाली में 80% की दक्षता होगी।



इसके अलावा, गियरबॉक्स बहुत चिकनी और शांत निकला। इसमें, रोटेशन के दौरान बिल्कुल झटके महसूस नहीं किए जाते हैं, इस क्षण को बहुत धीरे से प्रसारित किया जाता है। इस संपत्ति ने उस नाम को निर्धारित किया जिसे हमने गियरबॉक्स दिया था - "स्मूथ"।

निष्कर्ष

प्रारंभिक परीक्षण के बाद, हम एक यांत्रिक के साथ तुलना में एक चुंबकीय गियर के निम्नलिखित लाभों की पहचान करने में सक्षम थे:

1. शांत चुंबकीय गियर
2. हाई रेव से नहीं डरते। इसमें कमजोर लिंक केवल बीयरिंग है, जो मोटर को भी सीमित करता है।
3. टिकाऊ। इसमें, मोटर की तरह, बीयरिंग से अलग होने के लिए कुछ भी नहीं है।
4. गियरबॉक्स सुचारू रूप से पल को पकड़ने और पकड़ने में सक्षम है। उदाहरण के लिए, यदि आप ऐसे गियरबॉक्स पर पकड़ बनाते हैं और एक नाजुक वस्तु को जकड़ लेते हैं, तो मोटर का एक झटका इसे नष्ट नहीं करेगा।
5. इस तरह के गियरबॉक्स को ओवरलोड के खिलाफ संरक्षित किया जाता है। यदि यांत्रिक गियरबॉक्स के शाफ्ट पर अनुमेय भार पार हो जाता है, तो इसमें गियर ढह जाएंगे और जाम हो जाएंगे, जो मोटर या नियंत्रक को भी नुकसान पहुंचा सकते हैं। चुंबकीय गियर बस क्रैंक होगा और ब्रेक नहीं होगा, और मोटर बंद नहीं होगा।

हमने कई कमियों की भी पहचान की है:

1. गियरबॉक्स का टोक़ मैग्नेट की मात्रा और अधिकतम शक्ति द्वारा सीमित है। एक यांत्रिक गियरबॉक्स एक ही वॉल्यूम में बहुत बड़ा टॉर्क संचारित करने में सक्षम है।
2. गियरबॉक्स मैग्नेट तापमान के प्रति संवेदनशील होते हैं और इन्हें ओवरहीटिंग द्वारा डिमैग्नेटाइज किया जा सकता है।
3. चूंकि गियरबॉक्स दुर्लभ-पृथ्वी सामग्रियों से बने मैग्नेट का उपयोग करता है, इसलिए इस प्रकार के आयामी गियरबॉक्स का निर्माण मुश्किल है।

परिणामों के आधार पर, हमने इस प्रकार के गियरबॉक्स के लिए अनुप्रयोगों का गठन किया है:

• जीव विज्ञान, चिकित्सा, और वस्तुओं को पकड़ने और स्थानांतरित करने के लिए अन्य प्रक्रियाएं जिनके लिए एक तरफ सटीक स्थिति की आवश्यकता होती है (जो गियरबॉक्स की गियरलेसता द्वारा प्राप्त की जाती है) और उन वस्तुओं को नुकसान का एक उच्च जोखिम होता है जो मैनिपुलेटर के साथ काम कर रहे हैं, उदाहरण के लिए, मानव ऊतकों और अंगों (चुंबकीय गियरबॉक्स में मौजूद आउटपुट गियर की कोमलता) रोटर और अधिभार संरक्षण संचालित किए जा रहे आइटम पर लगाए गए अधिकतम बल को सीमित करेगा)।
• औद्योगिक उपकरणों में जिसमें हाई-स्पीड इंजन (इलेक्ट्रिक या वायवीय) सीमित स्थानों पर काम करते हैं, जिनमें से टॉर्क को बढ़ाया जाना चाहिए और गति को आवश्यक अनुमत मूल्य तक कम किया जाना चाहिए।
• पानी के नीचे के उपकरणों में, जहां कम शोर वाले उत्पादों पर उच्च मांग रखी जाती है

फिलहाल, गियरबॉक्स का परीक्षण जारी है। हम इसे विभिन्न भार और गति पर गतिकी में परखते हैं। अगर सब कुछ ठीक हो जाता है, तो हम इस विकास को एक वास्तविक परियोजना में पेश कर सकते हैं।