কাঠবিড়ালি খাঁচা আনয়ন মোটর জন্য Evs ড্রাইভ চাহিদা

কল্পনা করুন একটি অত্যন্ত দক্ষ "হার্ট" একটি বৈদ্যুতিক গাড়ির মধ্যে নিঃশব্দে স্পন্দন করছে—যেটি জটিল ব্রাশের কাঠামো ছাড়াই নির্ভরযোগ্য শক্তি সরবরাহ করে। এটি হল কাঠবিড়ালি খাঁচা ইন্ডাকশন মোটর (SCIM), শিল্প অ্যাপ্লিকেশন এবং বৈদ্যুতিক যানবাহন উভয় ক্ষেত্রেই ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত এসি মোটর। তবে কী এই মোটরটিকে অনন্য করে তোলে এবং এটি কোন চ্যালেঞ্জ এবং সুযোগগুলির মুখোমুখি হয়?

ওভারভিউ

কাঠবিড়ালি খাঁচা ইন্ডাকশন মোটর হল একটি ব্রাশবিহীন এসি মোটর যা সাইনোসয়েডাল ভোল্টেজ এবং কারেন্ট দ্বারা চালিত হয়। এর সাধারণ নির্মাণ, কম খরচ, উচ্চ নির্ভরযোগ্যতা, স্থায়িত্ব, ন্যূনতম টর্ক রিপল, কম রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজনীয়তা এবং কঠোর পরিবেশে কাজ করার ক্ষমতা এটিকে শিল্প অ্যাপ্লিকেশন এবং বৈদ্যুতিক প্রপালশন সিস্টেমের জন্য আদর্শ করে তোলে।

বৈদ্যুতিক যানবাহন অ্যাপ্লিকেশন

যাত্রীবাহী গাড়ি, বাস এবং হালকা ট্রাক সহ বেশ কয়েকটি বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ ব্যাটারি বৈদ্যুতিক যানে (BEVs) SCIM প্রয়োগ করা হয়েছে। উল্লেখযোগ্য উদাহরণগুলির মধ্যে রয়েছে Tesla S-2014, Tazzari Zero, Mercedes-Benz B-Class Electric Drive, Mahindra e2o, এবং Toyota RAV4 EV। উপরন্তু, স্মিথ ইলেকট্রিক যানের নিউটন লাইট-ডিউটি ​​ইলেকট্রিক ট্রাকের প্রথম সংস্করণ এবং Optare সোলো ইভি ব্যাটারি-ইলেকট্রিক বাসও তিন-ফেজ SCIM ব্যবহার করে।

কাজের নীতি এবং কাঠামোগত বৈশিষ্ট্য

একটি অ্যাসিঙ্ক্রোনাস মোটর হিসাবে, SCIM স্টেটর উইন্ডিং দ্বারা উত্পন্ন ঘূর্ণায়মান চৌম্বক ক্ষেত্রের গতি এবং রটার গতির মধ্যে পার্থক্য নিয়ে কাজ করে। এটির তুলনামূলকভাবে সহজ কাঠামো অন্যান্য মোটর ধরনের তুলনায় নকশা এবং উত্পাদন প্রক্রিয়া সহজতর করে। স্থায়ী চুম্বক মোটর থেকে ভিন্ন, SCIM গুলি আরও সাশ্রয়ী মূল্যের উপকরণ ব্যবহার করে। যদিও থ্রি-ফেজ এসসিআইএমগুলি সবচেয়ে সাধারণ, উচ্চতর ফেজ নম্বর সহ মোটরগুলি বিদ্যুতের ঘনত্ব উন্নত করতে এবং টর্ক রিপল এবং প্রতি-ফেজ কারেন্ট কমাতে বিকাশাধীন।

রটারটিতে একটি ঢালাই অ্যালুমিনিয়াম কাঠবিড়ালি খাঁচা রয়েছে, যেখানে রটার স্রোতগুলি স্টেটরের ঘূর্ণায়মান চৌম্বক ক্ষেত্রের দ্বারা প্ররোচিত হয়। এই ক্ষেত্র এবং রটার কারেন্টের চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক টর্ক তৈরি করে। রটার বার এবং শেষ রিংগুলির জন্য অ্যালুমিনিয়ামের পরিবর্তে তামা ব্যবহার করে দক্ষতা বাড়ানো যেতে পারে।

কর্মক্ষমতা সীমাবদ্ধতা এবং উন্নতির ব্যবস্থা

SCIM-এর অন্তর্নিহিত ত্রুটি রয়েছে যার মধ্যে রয়েছে কঠিন কম-গতি নিয়ন্ত্রণ, হালকা লোডের অধীনে কম পাওয়ার ফ্যাক্টর, উচ্চ স্টার্টিং কারেন্ট, তুলনামূলকভাবে কম দক্ষতা এবং দুর্বল বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল ব্যবহার। এমনকি নো-লোড অবস্থার মধ্যেও, চুম্বকীয় কারেন্ট তামার ক্ষতি এবং ইলেকট্রনিক রূপান্তরকারী রেটিং বাড়ায়। কম প্রারম্ভিক বর্তমান বজায় রাখার সময় উপযুক্ত নিয়ন্ত্রণ কৌশল সর্বাধিক শুরু টর্ক অর্জন করতে পারে।

হাব মোটর অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, এসসিআইএমগুলি বায়ু ফাঁক ব্যাস এবং আউটপুট টর্ক বাড়ানোর জন্য বাইরের-খাঁচা রোটর নিয়োগ করতে পারে। উল্লেখযোগ্যভাবে, অন্যান্য মোটর ধরনের তুলনায় SCIM-এর টর্কের ঘনত্ব এবং দক্ষতা কম, যা স্থানের সীমাবদ্ধতা বিদ্যমান হাইব্রিড বা প্লাগ-ইন হাইব্রিড গাড়ির তুলনায় BEV-এর জন্য আরও উপযুক্ত করে তোলে। সর্বাধিক গতি সাধারণত 10,000 rpm-এর মধ্যে সীমাবদ্ধ থাকে, যদিও ক্ষেত্র দুর্বল করার কৌশলগুলি স্থির শক্তির পরিসরকে 4-5 গুণ বেস গতিতে প্রসারিত করতে পারে - বৈদ্যুতিক যানবাহনের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োজন।

নিয়ন্ত্রণ প্রযুক্তি

বিভিন্ন গতি এবং টর্ক নিয়ন্ত্রণ কৌশল বর্তমানে নিযুক্ত করা হয়. সবচেয়ে সহজ হল স্কেলার নিয়ন্ত্রণ, যা ভোল্টেজের মাত্রা এবং ফ্রিকোয়েন্সি সামঞ্জস্য করে, যদিও এর ক্ষণস্থায়ী কর্মক্ষমতা সীমিত। উন্নত ক্ষণস্থায়ী প্রতিক্রিয়ার জন্য, ফিল্ড-ওরিয়েন্টেড কন্ট্রোল (এফওসি) এবং ডাইরেক্ট টর্ক কন্ট্রোল (ডিটিসি) প্রয়োগ করা হচ্ছে, যখন সেন্সরবিহীন নিয়ন্ত্রণ পদ্ধতি (স্পিড/পজিশন সেন্সর নির্মূল) মনোযোগ আকর্ষণ করছে।

স্থায়ী চুম্বক মোটর

স্থায়ী চুম্বক ব্রাশলেস মোটর দুটি বিভাগে পড়ে: ব্রাশলেস ডিসি (বিএলডিসি) এবং ব্রাশলেস এসি (স্থায়ী চুম্বক সিঙ্ক্রোনাস মোটর বা পিএমএসএম)। যদিও উভয়ই স্থায়ী চুম্বক রোটর বৈশিষ্ট্যযুক্ত, তাদের স্টেটর উইন্ডিং ব্যবস্থা ভিন্ন। বিএলডিসি মোটর ট্র্যাপিজয়েডাল ব্যাক-ইএমএফ সহ ট্র্যাপিজয়েডাল উইন্ডিং ব্যবহার করে, সাধারণত আয়তক্ষেত্রাকার ফেজ স্রোত দ্বারা চালিত হয়। এটি ঘূর্ণন প্রতি ছয় বার অনুভূত অবস্থান প্রতিক্রিয়া ব্যবহার করে সহজ নিয়ন্ত্রণ পদ্ধতির অনুমতি দেয়।

PMSMগুলি ক্ষত-রোটার সিঙ্ক্রোনাস মোটর থেকে উদ্ভূত হয়েছে, ব্রাশ/স্লিপ-রিং উত্তেজনা উইন্ডিংগুলিকে স্থায়ী চুম্বক দিয়ে প্রতিস্থাপন করে। তাদের স্টেটরগুলি ইন্ডাকশন মোটরগুলির সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ, সাইনোসয়েডাল উইন্ডিংগুলি সাইনোসয়েডাল ব্যাক-ইএমএফ তৈরি করে যা সাইনোসয়েডাল স্রোত দ্বারা চালিত হয়। এই পার্থক্যগুলি মোটর আচরণ এবং নিয়ন্ত্রণ অ্যালগরিদমগুলিকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করে, PMSMগুলিকে ইভি ট্র্যাকশন সিস্টেমের জন্য আরও উপযুক্ত করে তোলে।

স্থায়ী চুম্বক মোটর নকশা

যদিও বেশিরভাগ পিএমএসএম রেডিয়াল-ফ্লাক্স ডিজাইন ব্যবহার করে, অক্ষীয়-ফ্লাক্স কনফিগারেশনগুলি নির্দিষ্ট পাওয়ার রেঞ্জের জন্য টর্ক-থেকে-জড়তা অনুপাত এবং পাওয়ার ঘনত্বের সুবিধা দেয়, বিশেষ করে হাব মোটর অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে। উচ্চতর চৌম্বক বৈশিষ্ট্যের কারণে বিরল-আর্থ চুম্বকগুলি ইভি প্রপালশন সিস্টেমে আধিপত্য বিস্তার করে, যদিও উচ্চ-দক্ষ PMSMগুলি নিম্ন চুম্বক গ্রেডের সাথে ডিজাইন করা যেতে পারে।

বিরল-আর্থ পিএমএসএমগুলি উচ্চ শক্তি/টর্ক ঘনত্ব, সিঙ্ক্রোনাস গতির অপারেশন, উচ্চ দক্ষতা, সুনির্দিষ্ট টর্ক নিয়ন্ত্রণ এবং রক্ষণাবেক্ষণ-মুক্ত অপারেশন সহ আকর্ষণীয় বৈশিষ্ট্যগুলি অফার করে। যাইহোক, সীমাবদ্ধতার মধ্যে রয়েছে সীমাবদ্ধ ক্ষেত্র-দুর্বল করার ক্ষমতা (বিশেষত পৃষ্ঠ-মাউন্ট করা PMSM-তে), যান্ত্রিক শক, উচ্চ তাপমাত্রা, বা শর্ট-সার্কিট প্রভাব থেকে ডিম্যাগনেটাইজেশন ঝুঁকি - যা নিরাপত্তা এবং ত্রুটি সহনশীলতাকে গুরুত্বপূর্ণ উদ্বেগ তৈরি করে।

সুইচড অনিচ্ছা মোটর

সুইচড রিলাক্টেন্স মোটর (এসআরএম) হল ব্রাশবিহীন মেশিন যার দ্বিগুণ বিশিষ্ট কাঠামো রয়েছে—রোটার এবং স্টেটর উভয়েরই প্রসারিত খুঁটি রয়েছে। স্টেটরে ডিসি মোটরের মতো ঘনীভূত উইন্ডিং থাকে, যখন রটারে উইন্ডিং বা চুম্বক থাকে না। ইলেকট্রনিক কন্ট্রোলের মাধ্যমে স্টেটরের খুঁটিগুলোকে পর্যায়ক্রমে শক্তিশালী করে রটার গতি বজায় রাখা হয়।

এসআরএমগুলি তাদের জটিল রটার কাঠামোর কারণে সরলতা, কম খরচে এবং উত্পাদন সহজতর করে। তারা বর্ধিত ধ্রুবক-পাওয়ার স্পিড রেঞ্জ প্রদান করে (7:1 পর্যন্ত) — গিয়ারলেস ইভি ড্রাইভের জন্য আদর্শ — উচ্চ-তাপমাত্রার ক্ষমতা, কম রটার জড়তা, উচ্চ স্টার্টিং টর্ক এবং দ্রুত ত্বরণ সহ। যাইহোক, অন্তর্নিহিত সীমাবদ্ধতার মধ্যে উল্লেখযোগ্য টর্ক লহর, কম্পন, শাব্দিক শব্দ, উচ্চ অরৈখিকতার কারণে জটিল নিয়ন্ত্রণ এবং উচ্চ আয়রন ক্ষয় থেকে কম দক্ষতা অন্তর্ভুক্ত।

ফ্লাক্স-সুইচিং মোটর

ফ্লাক্স-সুইচিং মোটর (FSMs) হল ট্রাকশন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য তদন্তাধীন দ্বিগুণ বিশিষ্ট ব্রাশবিহীন মেশিন। তাদের স্টেটরে ডিসি উত্তেজনা উইন্ডিং এবং এসি আর্মেচার উইন্ডিং (সাধারণত তিন-ফেজ) উভয়ই থাকে, যা SRM-এর তুলনায় কম্পন/শব্দ কমায়। রটার সরলতা উচ্চ-গতির অপারেশনের জন্য FSM-গুলিকে শক্তিশালী করে তোলে।

FSM ভেরিয়েন্টের মধ্যে রয়েছে উইন্ডিং-এক্সাইটেড (WFFSM), স্থায়ী চুম্বক (PMFSM), এবং হাইব্রিড-উত্তেজিত (HEFSM) প্রকার। যদিও PMFSM গুলি সীমিত ধ্রুবক-শক্তি গতির পরিসর দেখায়, WFFSMগুলি ডিসি উইন্ডিং কন্ট্রোলের মাধ্যমে এই ক্ষেত্রে পারদর্শী। আকর্ষণীয় এফএসএম বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে রয়েছে কাঠামোগত সরলতা, উচ্চ এয়ার-গ্যাপ ফ্লাক্স ঘনত্ব (উচ্চ শক্তি/টর্কের ঘনত্ব প্রদান করে), এবং কঠোর পরিবেশের জন্য কঠোরতা। অসুবিধাগুলির মধ্যে রয়েছে উচ্চ তামার ক্ষতি এবং অন্তর্নিহিত টর্ক লহর।

সিঙ্ক্রোনাস অনিচ্ছা মোটর

সিঙ্ক্রোনাস রিলাক্টেন্স মোটর (SynRMs) তিন-ফেজ এসি পাওয়ারের মাধ্যমে সিঙ্ক্রোনাসভাবে কাজ করে। তাদের স্তরিত রটারগুলি - যা কন্ডাক্টর বা চুম্বক ধারণ করে না - রটার ক্ষয় কম করে৷ টর্ক শুধুমাত্র চৌম্বকীয় অনিচ্ছা থেকে উদ্ভূত হয়, সর্বোত্তম কর্মক্ষমতার জন্য উচ্চ স্যালেন্সি অনুপাত (Ld/Lq) প্রয়োজন। মাল্টি-ফ্লাক্স-ব্যারিয়ার রটার ডিজাইন চৌম্বক-অক্ষ প্রবাহকে ব্লক করার সময় ম্যাগনেটিক ফ্লাক্স গাইড করে।

SynRMs উত্পাদন সরলতা এবং প্রতিযোগিতামূলক পাওয়ার ফ্যাক্টর/ইনভার্টার প্রয়োজনীয়তাগুলি ইন্ডাকশন মোটরগুলির সাথে অফার করে, যদিও তারা দক্ষতা এবং টর্কের ঘনত্বের ক্ষেত্রে পিএমএসএমগুলিকে অনুসরণ করে৷ যত্নশীল ফ্লাক্স-বাধা নকশা টর্ক রিপল সমস্যাগুলি প্রশমিত করতে পারে। বেশ কিছু নির্মাতারা এখন ইভি অ্যাপ্লিকেশনের জন্য তৈরি সাম্প্রতিক প্রোটোটাইপ সহ শিল্প-গ্রেড SynRM গুলি অফার করে।

স্থায়ী চুম্বক-সহায়তা সিঙ্ক্রোনাস অনিচ্ছা মোটর

SynRM রোটারে চুম্বক ঢোকানোর ফলে PMA-SynRMs তৈরি হয়—ইভি ড্রাইভের জন্য প্রতিশ্রুতিশীল প্রার্থী। অভ্যন্তরীণ পিএমএসএম-এর মতো, এই মেশিনগুলি রটার ফ্লাক্স বাধাগুলিতে ফেরাইট চুম্বকগুলিকে এম্বেড করে যাতে লবণাক্ততা অনুপাত বৃদ্ধি পায়। চুম্বকের পোলারিটি কাউন্টার চতুর্ভুজ-অক্ষ প্রবাহ, Lq কম করে এবং অনিচ্ছা ঘূর্ণন সঁচারক বল বাড়ানোর জন্য Ld/Lq অনুপাত সর্বাধিক করে (যা সারিবদ্ধ টর্কের উপর প্রাধান্য দেয়)।

PMA-SynRMs PM এবং অনিচ্ছা মোটর সুবিধাগুলিকে একত্রিত করে: উচ্চ দক্ষতা, ঘনত্ব, পাওয়ার ফ্যাক্টর, এবং গতি পরিসীমা। বিরল-আর্থ ম্যাগনেটের পরিবর্তে কম খরচের ফেরাইট ব্যবহার করা খরচ/সরবরাহ সংক্রান্ত উদ্বেগ দূর করে যখন ডিম্যাগনেটাইজেশন ঝুঁকি এবং ব্যাক-ইএমএফ কমায়। রটার ডিজাইন এমবেডেড ফেরাইটের জন্য মাল্টি-লেয়ার ক্যাভিটি নিয়োগ করে, চৌম্বকীয় স্যালেন্সি অপ্টিমাইজ করে। যদিও এখনও ইভিতে বাণিজ্যিকীকরণ করা হয়নি, ফেরাইট-ভিত্তিক PMA-SynRM প্রোটোটাইপগুলিতে উন্নয়ন প্রচেষ্টা অব্যাহত রয়েছে।

মোটর কর্মক্ষমতা তুলনা

মোটর ধরনের মূল্যায়ন করার সময় (SRM, WFFSMs, PMFSMs, PMA-SynRMs, PMSMs, এবং SCIM), কোনো একক প্রার্থী স্পষ্টভাবে সমস্ত মেট্রিক্স জুড়ে অন্যদেরকে ছাড়িয়ে যায় না। মূল বিবেচ্য বিষয়গুলির মধ্যে টর্ক লহর, শব্দ/কম্পন, উত্পাদনযোগ্যতা, রুক্ষতা, ত্রুটি সহনশীলতা, ধ্রুব-শক্তি পরিসীমা এবং নিয়ন্ত্রণ জটিলতা অন্তর্ভুক্ত। সর্বোত্তম মোটর বৈশিষ্ট্যের সাথে নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশন প্রয়োজনীয়তা মেলে ব্যাপক বিশ্লেষণ প্রয়োজন।