स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर्स के भविष्य के विकास की दिशाएँ क्या हैं?

स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटरएस (पीएमएसएम) आधुनिक विद्युतीकृत प्रणालियों में मुख्य बिजली घटकों के रूप में विकसित हुए हैं, जो अपनी उच्च दक्षता, बेहतर बिजली घनत्व और असाधारण गतिशील प्रदर्शन के लिए मनाए जाते हैं। वैश्विक कार्बन तटस्थता लक्ष्यों, कठोर ऊर्जा संरक्षण नीतियों और ऑटोमोटिव और विनिर्माण से लेकर एयरोस्पेस तक प्रमुख उद्योगों के तेजी से विद्युतीकरण से प्रेरित होकर पीएमएसएम को नई ऊर्जा वाहनों (एनईवी), औद्योगिक स्वचालन उपकरण, एयरोस्पेस प्रणोदन प्रणाली, घरेलू उपकरणों और वितरित बिजली उत्पादन परियोजनाओं में व्यापक रूप से अपनाया गया है।

जैसे-जैसे सामग्री विज्ञान, बिजली इलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी और नियंत्रण एल्गोरिदम आगे बढ़ रहे हैं, पीएमएसएम उच्च प्रदर्शन, बुद्धिमत्ता, हरितीकरण और सिस्टम एकीकरण की दिशा में गहन परिवर्तन के दौर से गुजर रहा है। यह आलेख उद्योग के शोधकर्ताओं, इंजीनियरों और निर्णय निर्माताओं के लिए व्यवस्थित अंतर्दृष्टि प्रदान करने के उद्देश्य से उन्नत डिजाइन विधियों पर विस्तार से बताते हुए पीएमएसएम के विकास संदर्भ, मुख्य प्रौद्योगिकियों, अनुप्रयोग परिदृश्यों, मौजूदा चुनौतियों और भविष्य के रुझानों की व्यापक रूप से पड़ताल करता है।

I. प्रस्तावना

वैश्विक मध्य-शताब्दी कार्बन तटस्थता लक्ष्यों और त्वरित औद्योगिक विद्युतीकरण के बीच, उच्च दक्षता, विश्वसनीय मोटरों की मांग बढ़ी है।स्थायी चुंबक तुल्यकालिक विद्युत मोटरअद्वितीय तकनीकी लाभ के साथ इंडक्शन, स्विच्ड अनिच्छा और अन्य पारंपरिक मोटरों से बेहतर प्रदर्शन करता है।

रोटर वाइंडिंग उत्तेजना पर निर्भर इंडक्शन मोटर्स के विपरीत, पीएमएसएम रोटर चुंबकीय क्षेत्रों के लिए उच्च प्रदर्शन वाले स्थायी मैग्नेट का उपयोग करते हैं, जिससे रोटर तांबे के नुकसान को समाप्त किया जाता है। यह ऊर्जा दक्षता को 5-10% और बिजली घनत्व को 20-30% तक बढ़ा देता है, जिससे वे एनईवी कर्षण, उच्च-सटीक सर्वो उपकरण, एयरोस्पेस सहायक बिजली इकाइयों और वितरित पवन/सौर उत्पादन के लिए आदर्श बन जाते हैं।

उनकी तेज़ प्रतिक्रिया और कम टॉर्क तरंग उन्हें औद्योगिक रोबोट और मशीनिंग उपकरण जैसे सटीक परिदृश्यों के लिए अपरिहार्य बनाती है।

हालाँकि, बड़े पैमाने पर पीएमएसएम एप्लिकेशन को बाधाओं का सामना करना पड़ता है: उच्च दुर्लभ-पृथ्वी चुंबक लागत (कुल लागत का 30-40%), खराब थर्मल स्थिरता, जटिल नियंत्रण आवश्यकताएं, और उच्च अंत बिजली इलेक्ट्रॉनिक घटकों और सिमुलेशन उपकरणों पर निर्भरता।

चुंबक सामग्री, संरचनात्मक डिजाइन, सिमुलेशन और नियंत्रण एल्गोरिदम में निरंतर नवाचार आवश्यक है। यह आलेख व्यावहारिक मामलों और चुनौती विश्लेषण के साथ पीएमएसएम के मुख्य पहलुओं को सुलझाता है, अनुसंधान और इंजीनियरिंग के लिए संदर्भ प्रदान करता है।

द्वितीय. पीएमएसएम का विकास और अनुसंधान स्थिति

(मैं) विकास फाउंडेशन

स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर्स का विकास और लोकप्रियकरण तीन मुख्य क्षेत्रों में सफलताओं से निकटता से जुड़ा हुआ है: स्थायी चुंबक सामग्री प्रौद्योगिकी, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकी और नियंत्रण सिद्धांत। ये तीन स्तंभ एक-दूसरे के पूरक हैं, जो पीएमएसएम प्रौद्योगिकी को प्रयोगशाला अनुसंधान से बड़े पैमाने पर औद्योगिक उत्पादन तक ले जाते हैं।

स्थायी चुंबक सामग्री के संदर्भ में, 20वीं सदी की शुरुआती मोटरें फेराइट और अलनीको मैग्नेट पर निर्भर थीं, जिनमें कम चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद थे (फेराइट के लिए 20-30 केजे/एम³, अलनीको के लिए 40-60 केजे/एम³), जिसके परिणामस्वरूप कम बिजली घनत्व, बड़ी मात्रा और सीमित दक्षता होती थी, जिससे उनका उपयोग छोटे प्रशंसकों जैसे कम-शक्ति वाले परिदृश्यों तक सीमित हो जाता था। 1980 के दशक में दुर्लभ-पृथ्वी चुम्बकों के आविष्कार और औद्योगीकरण ने एक मील का पत्थर साबित किया - नियोडिमियम-आयरन-बोरॉन (एनडीएफईबी) चुम्बकों में 200-400 kJ/m³ (फेराइट का 5-10 गुना) का चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद होता है, जो मूल रूप से पीएमएसएम के लघुकरण, उच्च दक्षता और उच्च शक्ति घनत्व को सक्षम करता है।

समैरियम-कोबाल्ट (एसएमसीओ) मैग्नेट (150-250 केजे/एम³) ने उच्च तापमान वाले वातावरण में पीएमएसएम के अनुप्रयोग का और विस्तार किया। इस बीच, परिपक्व इंसुलेटेड गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर (आईजीबीटी), सिलिकॉन कार्बाइड (एसआईसी) एमओएसएफईटी, और गैलियम नाइट्राइड (जीएएन) उपकरणों ने ड्राइव दक्षता और विश्वसनीयता में सुधार किया है, जबकि नियंत्रण एल्गोरिदम पुनरावृत्ति (स्केलर नियंत्रण से एफओसी/डीटीसी, फिर एमपीसी तक) ने जटिल परिस्थितियों में पीएमएसएम के प्रदर्शन को बढ़ाया है।

(II) घरेलू और विदेशी अनुसंधान स्थिति

अंतरराष्ट्रीय स्तर पर, विकसित देशों ने परिपक्व पीएमएसएम प्रौद्योगिकी प्रणाली और औद्योगिक श्रृंखलाएं बनाई हैं। जापान ऑटोमोटिव और घरेलू उपकरण अनुप्रयोगों पर ध्यान केंद्रित करता है: टोयोटा, निसान और मित्सुबिशी इलेक्ट्रिक के पास दशकों का एनईवी पीएमएसएम अनुभव है, टोयोटा के प्रियस हाइब्रिड ने पीएमएसएम को कई पीढ़ियों के लिए कोर ट्रैक्शन मोटर के रूप में अपनाया है (सिस्टम दक्षता 90% से अधिक), और मित्सुबिशी के उच्च परिशुद्धता सर्वो पीएमएसएम (टॉर्क रिपल <1%) का व्यापक रूप से औद्योगिक रोबोट में उपयोग किया जाता है।

जर्मनी उच्च गति, उच्च शक्ति पीएमएसएम में उत्कृष्ट है - सीमेंस और बॉश ने 20,000 आरपीएम से अधिक गति और 98% से अधिक दक्षता वाले मॉडल विकसित किए हैं, जो केन्द्रापसारक कम्प्रेसर और एयरोस्पेस सहायक बिजली इकाइयों में लागू होते हैं। अमेरिका उच्च-स्तरीय क्षेत्रों को लक्षित करता है: GE का बहु-मेगावाट PMSM जहाज प्रणोदन और पवन टर्बाइनों को शक्ति प्रदान करता है, जबकि MIT और स्टैनफोर्ड AI-आधारित नियंत्रण एल्गोरिदम और नए मैग्नेट का पता लगाते हैं।

घरेलू स्तर पर, एनईवी उद्योग के विकास और नीति समर्थन से प्रेरित होकर, बीवाईडी, हुआवेई और ग्रेट वॉल मोटर्स ने मुख्य प्रौद्योगिकियों (एनडीएफईबी तैयारी, टोपोलॉजी डिजाइन, वेक्टर नियंत्रण), एनईवी ट्रैक्शन, औद्योगिक सर्वो और घरेलू उपकरणों के लिए बड़े पैमाने पर उत्पादन करने वाले पीएमएसएम में महारत हासिल की है। BYD की ब्लेड मोटर (IPMSM का एक प्रकार) की शक्ति घनत्व 3kW/kg से अधिक है, जिसका व्यापक रूप से इसके NEV लाइनअप में उपयोग किया जाता है। हालाँकि, उच्च-स्तरीय दुर्लभ-पृथ्वी सामग्री, स्वतंत्र सिमुलेशन सॉफ़्टवेयर और उच्च-परिशुद्धता नियंत्रण चिप्स में अंतर बना हुआ है।

(III)उद्योग अनुप्रयोग

पीएमएसएम को प्रमुख क्षेत्रों में व्यापक रूप से अपनाया जाता है, जो विद्युतीकरण और ऊर्जा संरक्षण का मुख्य चालक बन गया है। एनईवी में, पीएमएसएम कर्षण और सहायक प्रणालियों पर हावी है: उत्कृष्ट फ्लक्स-कमजोर क्षमता के साथ आईपीएमएसएम, मध्य-से-उच्च-अंत एनईवी कर्षण (शुरुआती, चढ़ाई और क्रूज़िंग आवश्यकताओं को पूरा करने) के लिए मुख्यधारा है, जबकि एसपीएमएसएम का उपयोग ऊर्जा की बचत और शोर में कमी, वाहन सहनशक्ति बढ़ाने के लिए एयर कंडीशनिंग कंप्रेसर और पानी पंप में किया जाता है।

औद्योगिक स्वचालन में, पीएमएसएम सर्वो सिस्टम, औद्योगिक रोबोट और सीएनसी मशीनों का मूल है। उच्च परिशुद्धता वाला सर्वो पीएमएसएम रोबोट जोड़ों और मशीनिंग उपकरणों की स्थिर, सटीक गति सुनिश्चित करता है। एयरोस्पेस में, एसएमसीओ-आधारित पीएमएसएम (बेहतर थर्मल स्थिरता के साथ) का उपयोग सहायक बिजली इकाइयों, उड़ान नियंत्रण एक्चुएटर्स और उपग्रह रवैया नियंत्रण प्रणालियों में किया जाता है, जो कठोर विमानन/अंतरिक्ष वातावरण के अनुकूल होते हैं।

घरेलू उपकरणों में, पीएमएसएम ने धीरे-धीरे एयर कंडीशनर, वॉशिंग मशीन और रेफ्रिजरेटर में इंडक्शन मोटर्स को बदल दिया है, जिससे ऊर्जा की खपत 10-20% कम हो गई है और सख्त ऊर्जा दक्षता मानकों को पूरा किया जा रहा है। ऊर्जा क्षेत्र में, स्थायी चुंबक प्रत्यक्ष-चालित पवन टरबाइन गियरबॉक्स को खत्म करते हैं, रखरखाव की लागत में कटौती करते हैं और दक्षता में सुधार करते हैं, जो पवन ऊर्जा उद्योग की प्रवृत्ति बन जाती है।

तृतीय. पीएमएसएम की मुख्य प्रौद्योगिकियाँ

(I) डिज़ाइन प्रौद्योगिकी

डिज़ाइन तकनीक प्रदर्शन, लागत और विनिर्माण क्षमता को संतुलित करते हुए, रोटर/स्टेटर टोपोलॉजी, चुंबक लेआउट, हानि नियंत्रण, संरचनात्मक विश्वसनीयता और शीतलन प्रणाली डिज़ाइन को कवर करते हुए, स्थायी चुंबक सिंक्रोनस मोटर के व्यापक प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए केंद्रीय है। रोटर टोपोलॉजी के दो मुख्य प्रकार हैं: एसपीएमएसएम रोटर की सतह पर मैग्नेट जोड़ता है, जिसमें एक सरल संरचना, आसान विनिर्माण और कम लागत होती है, जो कम गति, कम-शक्ति परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है।

आईपीएमएसएम रोटर कोर में मैग्नेट एम्बेड करता है (अनुकूलित चुंबकीय सर्किट के लिए फ्लक्स बाधाओं के साथ), उच्च टॉर्क घनत्व और फ्लक्स-कमज़ोर करने वाली रेंज प्रदान करता है, जो एनईवी ट्रैक्शन और उच्च-प्रदर्शन सर्वो सिस्टम के लिए आदर्श है। चुंबक लेआउट अनुकूलन (हैलबैक ऐरे, फ्रैक्शनल-स्लॉट केंद्रित वाइंडिंग) एयर-गैप चुंबकीय घनत्व को बढ़ाता है और टॉर्क तरंग को कम करता है - हैलबैक ऐरे चुंबकीय प्रवाह को केंद्रित करके पावर घनत्व को बढ़ाता है, जबकि फ्रैक्शनल-स्लॉट वाइंडिंग तांबे के नुकसान को कम करने के लिए अंत वाइंडिंग को छोटा करता है।

हानि अनुकूलन लोहे की हानि, तांबे की हानि और आवारा हानि को लक्षित करता है। शीतलन प्रणालियाँ (उच्च-शक्ति/उच्च-गति मॉडल के लिए पानी/तेल शीतलन) गर्मी को कुशलतापूर्वक नष्ट करके चुंबक विचुंबकीकरण को रोकती हैं।

(II) सिमुलेशन प्रौद्योगिकी

सिमुलेशन तकनीक अनुसंधान एवं विकास चक्र को छोटा करती है, लागत कम करती है, और पूर्ण-आयामी प्रदर्शन भविष्यवाणी को सक्षम करके विश्वसनीयता में सुधार करती है। आधुनिक पीएमएसएम डिज़ाइन विद्युत चुम्बकीय, थर्मल, मैकेनिकल और द्रव गतिशीलता सिमुलेशन को एकीकृत करने के लिए बहु-भौतिकी सिमुलेशन टूल पर निर्भर करता है।

विद्युतचुंबकीय सिमुलेशन चुंबकीय सर्किट को अनुकूलित करता है, टॉर्क तरंग और हानि वितरण की गणना करता है, और चुंबकीय संतृप्ति से बचाता है। थर्मल सिमुलेशन वाइंडिंग्स, मैग्नेट और हाउसिंग के तापमान वितरण की भविष्यवाणी करता है, मैग्नेट तापमान को 120-150 डिग्री सेल्सियस (एनडीएफईबी की सुरक्षित सीमा) से नीचे रखने के लिए कूलिंग चैनल डिजाइन का मार्गदर्शन करता है। मैकेनिकल सिमुलेशन (एंसिस मैकेनिकल) कार्बन फाइबर स्लीव्स जैसी संरचनाओं को अनुकूलित करते हुए, उच्च केन्द्रापसारक बल के तहत रोटर की ताकत और गतिशील संतुलन की पुष्टि करता है।

डिजिटल ट्विन तकनीक के साथ, सिमुलेशन वास्तविक समय पैरामीटर समायोजन, पुनरावृत्त अनुकूलन और पूर्वानुमानित रखरखाव के लिए भौतिक प्रोटोटाइप के साथ एकीकृत होता है, जिससे अप्रत्याशित विफलता जोखिम कम हो जाता है।

(III) नियंत्रण प्रौद्योगिकी

नियंत्रण प्रौद्योगिकी सीधे पीएमएसएम के गतिशील प्रदर्शन, दक्षता और स्थिरता को निर्धारित करती है, जो पारंपरिक स्केलर नियंत्रण से आधुनिक बुद्धिमान रणनीतियों तक विकसित होती है। मुख्यधारा एफओसी और डीटीसी विभिन्न अनुप्रयोग आवश्यकताओं को पूरा करते हैं: एफओसी पार्क/क्लार्क परिवर्तन के माध्यम से तीन-चरण वर्तमान को डी/क्यू निर्देशांक में परिवर्तित करता है, कम तरंग, उच्च परिशुद्धता और चिकनी गति विनियमन के लिए स्वतंत्र रूप से उत्तेजना और टोक़ वर्तमान को नियंत्रित करता है।

डीटीसी तेज प्रतिक्रिया और सरल एल्गोरिदम की विशेषता के साथ वोल्टेज वेक्टर चयन के माध्यम से सीधे टॉर्क और फ्लक्स को नियंत्रित करता है। उभरते एमपीसी और अनुकूली नियंत्रण जटिल परिस्थितियों के अनुकूल होते हैं - एमपीसी कई बाधाओं को संभालते हुए वास्तविक समय में नियंत्रण संकेतों को अनुकूलित करने के लिए गणितीय मॉडल के माध्यम से मोटर स्थितियों की भविष्यवाणी करता है; अनुकूली नियंत्रण तापमान और भार परिवर्तन के आधार पर मापदंडों को गतिशील रूप से समायोजित करता है।

एआई-एकीकृत रणनीतियाँ (तंत्रिका नेटवर्क, फ़ज़ी नियंत्रण, सुदृढीकरण सीखना) पारंपरिक मॉडलिंग सीमाओं को हल करती हैं: तंत्रिका नेटवर्क गैर-रेखीय संबंधों का अनुमान लगाते हैं, फ़ज़ी नियंत्रण अनिश्चितता को संभालता है, और सुदृढीकरण सीखना आत्म-अनुकूलन को सक्षम बनाता है।

चतुर्थ. पीएमएसएम की विशेषताएं और वर्गीकरण

（I）मुख्य विशेषताएँ

पीएमएसएम के मुख्य लाभ और सीमाएं उनके आवेदन के दायरे को परिभाषित करती हैं। लाभों में शामिल हैं: उच्च दक्षता (रेटेड दक्षता>95%, उच्च-अंत मॉडल के लिए 98% तक), दीर्घकालिक संचालन में इंडक्शन मोटर्स की तुलना में 5-10% ऊर्जा की बचत; उच्च शक्ति घनत्व (इंडक्शन मोटर्स की तुलना में 20-30% अधिक), एनईवी और ड्रोन जैसे अंतरिक्ष-बाधित परिदृश्यों के लिए छोटे, हल्के डिजाइन को सक्षम बनाता है।

अतिरिक्त लाभ सटीक नियंत्रण के लिए उत्कृष्ट गतिशील प्रदर्शन और एक विस्तृत गति सीमा है, जो कम-टोक़ उच्च गति और उच्च-टोक़ कम-गति स्थितियों के अनुकूल है।

सीमाएँ बनी रहती हैं: उच्च लागत, खराब तापीय स्थिरता (एनडीएफईबी 150 डिग्री सेल्सियस से ऊपर विचुंबकित हो जाता है), जटिल नियंत्रण (उच्च-स्तरीय घटकों और पेशेवर एल्गोरिदम की आवश्यकता होती है), और बाहरी चुंबकीय क्षेत्रों के प्रति भेद्यता (विचुंबकीकरण का जोखिम)।

(द्वितीय) वर्गीकरण

पीएमएसएम वर्गीकरण कई मानदंडों पर आधारित है, जिनमें से प्रत्येक विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्यों के साथ संरेखित है। रोटर संरचना द्वारा: एसपीएमएसएम (कम लागत, कम बिजली वाले घरेलू उपकरण), आईपीएमएसएम (एनईवी, सर्वो सिस्टम), और एएफपीएमएसएम (इलेक्ट्रिक वाहनों और पवन टर्बाइनों के लिए उच्च शक्ति घनत्व)। शक्ति स्तर के अनुसार: माइक्रो पीएमएसएम (<1 किलोवाट, छोटे उपकरणों और ड्रोन के लिए), मध्यम-शक्ति पीएमएसएम (1-100 किलोवाट, औद्योगिक स्वचालन और एनईवी सहायक के लिए), और उच्च-शक्ति पीएमएसएम (>100 किलोवाट, जहाज प्रणोदन और बड़े पवन टर्बाइनों के लिए)।

चुंबक सामग्री द्वारा: एनडीएफईबी, एसएमसीओ, और दुर्लभ-पृथ्वी-मुक्त। अनुप्रयोग द्वारा: ऑटोमोटिव, औद्योगिक, एयरोस्पेस, घरेलू और ऊर्जा।

प्रत्येक वर्गीकरण श्रेणी को अद्वितीय कामकाजी परिस्थितियों के लिए अनुकूलित किया गया है, जो विभिन्न औद्योगिक परिदृश्यों में पीएमएसएम अनुकूलनशीलता सुनिश्चित करता है।

V. मौजूदा चुनौतियाँ और निर्णायक रास्ते

(I) प्रमुख चुनौतियाँ

तीव्र विकास के बावजूद, पीएमएसएम को चार प्रमुख चुनौतियों का सामना करना पड़ता है। पहला, दुर्लभ-पृथ्वी संसाधन निर्भरता: एनडीएफईबी नियोडिमियम, प्रेसियोडिमियम और डिस्प्रोसियम पर निर्भर करता है, सीमित भंडार और मूल्य अस्थिरता के कारण आपूर्ति श्रृंखला स्थिरता और लागत नियंत्रण को खतरा होता है। दूसरा, उच्च तापमान विचुंबकीकरण जोखिम: एनडीएफईबी के क्यूरी तापमान और कम विचुंबकीकरण तापमान सीमा का उपयोग उच्च-शक्ति/उच्च तापमान वाले वातावरण में किया जाता है, जबकि एसएमसीओ की उच्च लागत बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग को प्रतिबंधित करती है।

तीसरा, स्वतंत्र कोर प्रौद्योगिकियों की कमी: आयातित उच्च-स्तरीय सामग्रियों, SiC MOSFETs और सिमुलेशन सॉफ्टवेयर पर घरेलू निर्भरता मुख्य प्रतिस्पर्धात्मकता को कमजोर करती है। यह निर्भरता औद्योगिक श्रृंखला की स्वायत्तता और मापनीयता में बाधा डालती है।

चौथा, कठोर-पर्यावरण विश्वसनीयता: उच्च तापमान, आर्द्रता और कंपन के कारण चुंबक, वाइंडिंग और बीयरिंग विफलताएं होती हैं, एयरोस्पेस और गहरे समुद्र के उपकरण जैसे उच्च-मांग वाले परिदृश्यों के लिए रखरखाव की लागत अधिक रहती है।

(II) निर्णायक पथ

लक्षित सफलता पथ इन चुनौतियों का समाधान करते हैं। सामग्री नवाचार संसाधन निर्भरता को कम करने के लिए निम्न/गैर-दुर्लभ-पृथ्वी मैग्नेट (फेराइट-आधारित कंपोजिट, Fe-Ni-Al मैग्नेट, उच्च-एन्ट्रॉपी मिश्र धातु) पर केंद्रित है, जबकि चुंबक संशोधन (डिस्प्रोसियम/टेरबियम जोड़ना) और कोटिंग (एल्यूमीनियम ऑक्साइड, टाइटेनियम नाइट्राइड) थर्मल स्थिरता को बढ़ाते हैं।

तकनीकी उन्नयन में डिमैग्नेटाइजेशन जोखिम को कम करने के लिए उन्नत कूलिंग, पूर्वानुमानित रखरखाव के लिए डिजिटल ट्विन एकीकरण, और विदेशी एकाधिकार को तोड़ने के लिए सिमुलेशन टूल और नियंत्रण चिप्स के स्वतंत्र अनुसंधान एवं विकास शामिल हैं। ये उन्नयन सीधे प्रदर्शन और स्वायत्तता संबंधी बाधाओं से निपटते हैं।

औद्योगिक श्रृंखला अनुकूलन एक संपूर्ण पारिस्थितिकी तंत्र का निर्माण करता है, हाइड्रोमेटालर्जी/पाइरोमेटालर्जी के माध्यम से दुर्लभ-पृथ्वी रीसाइक्लिंग को बढ़ावा देता है, और प्रौद्योगिकी व्यावसायीकरण में तेजी लाने के लिए उद्योग-विश्वविद्यालय-अनुसंधान सहयोग को मजबूत करता है।

VI. भविष्य के विकास के रुझान

प्रौद्योगिकी, बाजार की मांग और नीति से प्रेरित, पीएमएसएम छह प्रमुख दिशाओं में विकसित होगा।

उच्च-प्रदर्शन एकीकरण: मोटर, इन्वर्टर, रेड्यूसर, कंट्रोलर और सेंसर को एकीकृत करने से वॉल्यूम/वजन 15-20% कम हो जाता है और दक्षता में 5-8% सुधार होता है, टोपोलॉजी ऑप्टिमाइज़ेशन (एएफपीएमएसएम) और सामग्री उन्नयन के साथ 5 किलोवाट/किग्रा पावर घनत्व और >96% पूर्ण-चक्र दक्षता का लक्ष्य रखा जाता है।

हरित कम लागत: गैर-दुर्लभ-पृथ्वी सामग्री का औद्योगीकरण और दुर्लभ-पृथ्वी पुनर्चक्रण लागत में कटौती करता है, जबकि हरित विनिर्माण कार्बन उत्सर्जन को कम करता है।

उच्च तापमान अनुकूलनशीलता: अनुकूलित शीतलन और चुंबक प्रौद्योगिकी 200°C+ संचालन को सक्षम बनाती है, जिससे एयरोस्पेस और उच्च तापमान उद्योगों में उपयोग का विस्तार होता है।

इंटेलिजेंस/नेटवर्किंग: IoT+AI+बहु-आयामी सेंसर वास्तविक समय की निगरानी, ​​पूर्वानुमानित रखरखाव और गतिशील नियंत्रण अनुकूलन को सक्षम करते हैं, जिससे परिचालन विश्वसनीयता बढ़ती है।

हाई-स्पीड लाइटवेट: कार्बन फाइबर रोटर्स और सिरेमिक बीयरिंग >30,000 आरपीएम प्राप्त करते हैं, एएफपीएमएसएम विमानन/चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए वॉल्यूम कम करता है।

अनुकूलन: क्षेत्र-विशिष्ट अनुकूलन बाजार प्रतिस्पर्धात्मकता और परिदृश्य अनुकूलन क्षमता को बढ़ाता है।

सातवीं. पीएमएसएम की डिज़ाइन विधियाँ

पीएमएसएम डिज़ाइन एक व्यवस्थित परियोजना है जो सैद्धांतिक विश्लेषण, सिमुलेशन अनुकूलन, प्रयोगात्मक सत्यापन और औद्योगिकीकरण विचारों को एकीकृत करती है। पारंपरिक अनुभवजन्य तरीके अप्रभावी और गलत हैं, उच्च-प्रदर्शन आवश्यकताओं के लिए अनुपयुक्त हैं।

आधुनिक डिज़ाइन समायोज्य मॉडल बनाने, डिज़ाइन चक्रों को छोटा करने के लिए पैरामीटरयुक्त सीएडी/सीएई टूल को अपनाता है। बहुउद्देश्यीय अनुकूलन दक्षता, टॉर्क घनत्व, लागत, शोर और विनिर्माण क्षमता को संतुलित करता है - लागत में कटौती के लिए चुंबक के आकार को अनुकूलित करना, शोर को कम करने के लिए स्लॉट-पोल मिलान और उत्पादन दक्षता में सुधार के लिए वाइंडिंग को अनुकूलित करना।

एकीकृत मोटर-नियंत्रण डिज़ाइन सिस्टम प्रदर्शन को अधिकतम करने के लिए टोपोलॉजी और एल्गोरिदम का समन्वय करता है। प्रायोगिक सत्यापन डिज़ाइन को मान्य करता है, जिसमें पुनरावृत्त "डिज़ाइन-सिमुलेशन-प्रयोग" चक्र अनुप्रयोग आवश्यकताओं के अनुपालन को सुनिश्चित करते हैं। संरचनात्मक सरलीकरण और परिपक्व प्रक्रियाओं के माध्यम से विनिर्माण क्षमता और लागत नियंत्रण को प्राथमिकता दी जाती है।

निष्कर्ष

पीएमएसएम वैश्विक विद्युतीकरण और कार्बन तटस्थता लक्ष्यों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। स्थायी चुंबक सामग्री, संरचनात्मक डिजाइन, सिमुलेशन और नियंत्रण प्रौद्योगिकियों में निरंतर सफलताओं के साथ, पीएमएसएम एनईवी, एयरोस्पेस, औद्योगिक स्वचालन और ऊर्जा क्षेत्रों में अपनी पहुंच का विस्तार करते हुए अधिक कुशल, विश्वसनीय और लागत प्रभावी बन जाएगा।

जबकि दुर्लभ-पृथ्वी निर्भरता और थर्मल अस्थिरता जैसी चुनौतियाँ बनी हुई हैं, सामग्री नवाचार, तकनीकी उन्नयन और औद्योगिक श्रृंखला अनुकूलन के माध्यम से स्पष्ट सफलता पथ उभर रहे हैं। भविष्य का पीएमएसएम एकीकरण, हरितीकरण, बुद्धिमत्ता और अनुकूलन की दिशा में विकसित होकर ऊर्जा परिवर्तन और औद्योगिक उन्नयन को बढ़ावा देगा।

उद्योग के पेशेवरों के लिए, मुख्य बाधाओं पर ध्यान केंद्रित करना, अंतःविषय सहयोग को मजबूत करना और प्रौद्योगिकी व्यावसायीकरण में तेजी लाने से पीएमएसएम की पूरी क्षमता का पता चलेगा, जो स्थायी विद्युतीकृत समाज के विकास में योगदान देगा।