ब्रशहीन मोटर की दक्षता को कौन से कारक प्रभावित करते हैं?

ब्रशलेस मोटर के रोटर में उपयोग किया जाने वाला चुंबकीय सामग्री इसकी दक्षता में एक बड़ी भूमिका निभाता है। अधिकांश उच्च प्रदर्शन वाले ब्रशलेस मोटर नियोडाइमियम आयरन बोरॉन जैसे दुर्लभ पृथ्वी के स्थायी चुंबकों का उपयोग करते हैं। इन सामग्रियों में मजबूत चुंबकीय गुण होते हैं जो मोटर को कम ऊर्जा नुकसान के साथ स्थिर और शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने में सहायता प्रदान करते हैं। यदि चुंबकीय सामग्री कम गुणवत्ता वाली है—जैसे असमान चुंबकीय घनत्व या कमजोर चुंबकत्व हो—तो ब्रशलेस मोटर को आवश्यक टोक़ को बनाए रखने के लिए अधिक धारा की आवश्यकता होगी। इससे न केवल ऊर्जा बर्बाद होती है बल्कि मोटर अधिक गर्म भी चलता है, जिससे दक्षता और कम हो जाती है। उदाहरण के लिए, कुछ सस्ते ब्रशलेस मोटर दुर्लभ पृथ्वी वाले चुंबकों के बजाय कम गुणवत्ता वाले फेराइट चुंबकों का उपयोग करते हैं। ये फेराइट चुंबक उच्च तापमान पर तेजी से चुंबकीय शक्ति खो देते हैं, जिसका अर्थ है कि मोटर को मूल संचालन के साथ जारी रखने के लिए अधिक काम करना पड़ता है। उच्च गुणवत्ता, प्रमाणित चुंबकीय सामग्री (जैसे उद्योग मानकों को पूरा करने वाले) वाले ब्रशलेस मोटर का चयन उच्च दक्षता बनाए रखने की कुंजी है।

एक ब्रशलेस मोटर को कैसे नियंत्रित किया जाता है और उसके ड्राइव सिस्तंत्र के साथ इसकी कितनी अच्छी मेल है, यह सीधे दक्षता को प्रभावित करता है। एक अच्छा ड्राइव सिस्तंत्र सटीक नियंत्रण रणनीतियों का उपयोग करके मोटर की धारा और वोल्टेज को वास्तविक समय में समायोजित करता है। उदाहरण के लिए, धारा शिखर नियंत्रण—जहाँ ड्राइव नियंत्रण चक्र को स्थिर रखता है और स्टेटर धारा को दी गई धारा के अनुसरण में रखता है—ब्रशलेस मोटर को अनावश्यक ऊर्जा अपव्यय के बिना चिकनाई से चलने में सहायता प्रदान करता है। यदि ड्राइव सिस्तंत्र का मेल खराब है, जैसे मोटर की शक्ति सीमा के अनुरूप न होने वाले सामान्य नियंत्रक का उपयोग करना, तो ब्रशलेस मोटर में धारा प्रवाह अस्थिर हो सकता है। इससे स्टेटर प्रतिरोधक की हानि बढ़ सकती है और समग्र दक्षता कम हो सकती है। कुछ उन्नत ब्रशलेस मोटर्स तो ऐसे विशिष्ट ड्राइव सिस्तंत्र के साथ आते हैं जो मोटर के विशिष्ट मापदंडों, जैसे इसके टोक़ वक्र और गति सीमा, के अनुरूप अंशांकित होते हैं। यह मेल ब्रशलेस मोटर को हमेशा उसके सबसे दक्ष क्षेत्र में संचालित रखना सुनिश्चित करता है, चाहे वह उच्च टोक़ के साथ कम गति पर चल रहा हो या हल्के भार के साथ उच्च गति पर।

ब्रशलेस मोटर के स्टेटर और रोटर के डिजाइन का ऊर्जा के उपयोग की दक्षता पर बहुत प्रभाव पड़ता है। आइए स्टेटर से शुरू करते हैं: यदि वाइंडिंग्स को इस तरह से व्यवस्थित किया जाता है जो असमान चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है—जैसे गड़बड़, अव्यवस्थित वाइंडिंग्स का उपयोग करना—तो प्रतिरोध से अधिक तांबे की हानि होगी। दूसरी ओर, अच्छी तरह से डिज़ाइन की गई एकाग्र पूर्ण लंबाई वाली वाइंडिंग्स (concentrated full pitch windings) ब्रशलेस मोटर को चिकनी समतल आकार की बैक ईएमएफ (विधुत वाहक बल) उत्पन्न करने में सहायता करती हैं, जो संचालन के दौरान ऊर्जा की हानि को कम करती है। रोटर के डिजाइन का भी महत्व है। एक उच्च सैलिएंसी अनुपात वाला रोटर (d अक्ष से q अक्ष प्रेरकत्व का अनुपात) ब्रशलेस मोटर के अप्रतिरोध टॉर्क में वृद्धि कर सकता है। इसका अर्थ है कि मोटर उच्च दक्षता बनाए रख सकता है, भले ही स्थायी चुंबक के चुंबकीय प्रदर्शन में थोड़ी कमी आए। उदाहरण के लिए, कुछ ब्रशलेस मोटर ऐसी रोटर संरचना का उपयोग करते हैं जो चुंबकीय परिपथ को बढ़ावा देती है, जिससे सुनिश्चित होता है कि वायु अंतराल में चुंबकीय घनत्व समरूप हो। इससे स्थानीय अति तापन रुकता है और मोटर को लंबे समय तक दक्षतापूर्वक संचालन बनाए रखने में सहायता मिलती है।

ब्रशलेस मोटर्स की दक्षता कम हो जाती है जब वे अधिक गर्म हो जाते हैं, इसलिए संचालन तापमान और ऊष्मा अपव्यय महत्वपूर्ण कारक होते हैं। अधिकांश ब्रशलेस मोटर्स स्थायी चुंबकों का उपयोग करते हैं जो तापमान बढ़ने के साथ कमजोर हो जाते हैं। यदि मोटर अधिक गर्म हो जाती है—शायद यह गर्म वातावरण में काम कर रही है या लंबे समय तक भारी भार के तहत काम कर रही है—तो चुंबकों की चुंबकीय शक्ति कम हो जाती है। इससे मोटर पर्याप्त टॉर्क उत्पन्न करने के लिए अधिक धारा खींचने को मजबूर होती है, जिससे ऊर्जा की अधिक क्षति होती है और दक्षता कम हो जाती है। अच्छा ऊष्मा अपव्यय ब्रशलेस मोटर को स्थिर और ठंडा रखने में मदद करता है। इसमें अच्छी तरह से ऊष्मा सुचालित करने वाला धातु आवरण, अंतर्निर्मित हीट सिंक या यहां तक कि सक्रिय शीतलन के लिए छोटे प्रशीतक भी शामिल हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, स्वचालन उपकरणों में उपयोग की जाने वाली औद्योगिक ब्रशलेस मोटर्स में अक्सर एल्यूमीनियम के आवरण होते हैं जो ऊष्मा को तेजी से फैलाते हैं। यदि ब्रशलेस मोटर में उचित ऊष्मा अपव्यय नहीं है, तो वह अप्रत्याशित रूप से बंद हो सकती है या चुंबकों को स्थायी क्षति हो सकती है, जिससे उसकी दक्षता स्थायी रूप से खराब हो जाती है।

एक ब्रशलेस मोटर पर लग रहा भार और उसकी गति भी दक्षता को प्रभावित करती है। प्रत्येक ब्रशलेस मोटर का एक "दक्ष संचालन क्षेत्र" होता है—भार और गति की एक सीमा जहां यह ऊर्जा का सबसे अधिक प्रभावी ढंग से उपयोग करती है। यदि आप मोटर को इसकी इष्टतम सीमा से बहुत अधिक या बहुत कम गति पर चलाते हैं, या यदि आप इस पर बहुत भारी (या बहुत हल्का) भार डालते हैं, तो दक्षता कम हो जाती है। उदाहरण के लिए, मध्यम भार और मध्यम गति के लिए डिज़ाइन की गई एक ब्रशलेस मोटर बहुत उच्च गति पर हल्के भार के लिए उपयोग करने पर ऊर्जा बर्बाद कर देगी। मोटर उच्च गति बनाए रखने के लिए धारा खींचती रहेगी, लेकिन चूंकि भार हल्का है, उस धारा का अधिकांश भाग उपयोगी कार्य के लिए उपयोग नहीं होता। इसके विपरीत, ब्रशलेस मोटर पर अत्यधिक भार डालने से वह अपनी क्षमता से परे काम करने लगती है, जिससे धारा बढ़ जाती है और तांबे की हानि अधिक होती है। दक्षता को ऊंचा बनाए रखने के लिए, वास्तविक भार और गति की आवश्यकताओं के अनुरूप ब्रशलेस मोटर का चयन करना महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, यदि आपको एक कन्वेयर बेल्ट के लिए मोटर की आवश्यकता है जो स्थिर मध्यम गति पर चलती है, तो ऐसी ब्रशलेस मोटर चुनें जिसका दक्ष क्षेत्र उस विशिष्ट संचालन के अनुरूप हो।