ریڈیل فلوکس موٹرز کے مقابلے میں، محوری فلوکس موٹرز کے الیکٹرک گاڑی کے ڈیزائن میں بہت سے فوائد ہیں۔مثال کے طور پر، محوری فلوکس موٹرز موٹر کو ایکسل سے پہیوں کے اندر کی طرف لے جا کر پاور ٹرین کے ڈیزائن کو تبدیل کر سکتی ہیں۔
طاقت کا محور
محوری فلوکس موٹرزبڑھتی ہوئی توجہ حاصل کر رہے ہیں (کرشن حاصل کریں)۔کئی سالوں سے، اس قسم کی موٹر اسٹیشنری ایپلی کیشنز جیسے کہ ایلیویٹرز اور زرعی مشینری میں استعمال ہوتی رہی ہے، لیکن پچھلی دہائی کے دوران، بہت سے ڈویلپرز اس ٹیکنالوجی کو بہتر بنانے اور اسے الیکٹرک موٹر سائیکلوں، ہوائی اڈے کے پوڈز، کارگو ٹرکوں، الیکٹرک پر لاگو کرنے کے لیے کام کر رہے ہیں۔ گاڑیاں، اور یہاں تک کہ ہوائی جہاز۔
روایتی ریڈیل فلوکس موٹرز مستقل میگنےٹ یا انڈکشن موٹرز استعمال کرتی ہیں، جس نے وزن اور لاگت کو بہتر بنانے میں اہم پیش رفت کی ہے۔تاہم، انہیں ترقی جاری رکھنے میں بہت سی مشکلات کا سامنا ہے۔محوری بہاؤ، ایک بالکل مختلف قسم کی موٹر، ایک اچھا متبادل ہو سکتا ہے۔
ریڈیل موٹرز کے مقابلے میں، محوری بہاؤ مستقل مقناطیس موٹرز کا موثر مقناطیسی سطح کا رقبہ موٹر روٹر کی سطح ہے، بیرونی قطر نہیں۔لہذا، موٹر کی ایک خاص مقدار میں، محوری بہاؤ مستقل مقناطیس موٹرز عام طور پر زیادہ ٹارک فراہم کر سکتے ہیں۔
محوری فلوکس موٹرززیادہ کمپیکٹ ہیں؛ریڈیل موٹرز کے مقابلے میں، موٹر کی محوری لمبائی بہت کم ہے۔اندرونی وہیل موٹرز کے لیے، یہ اکثر ایک اہم عنصر ہوتا ہے۔محوری موٹروں کا کمپیکٹ ڈھانچہ اسی طرح کی ریڈیل موٹرز کے مقابلے زیادہ طاقت کی کثافت اور ٹارک کی کثافت کو یقینی بناتا ہے، اس طرح انتہائی زیادہ آپریٹنگ رفتار کی ضرورت کو ختم کرتا ہے۔
محوری فلوکس موٹرز کی کارکردگی بھی بہت زیادہ ہے، عام طور پر 96٪ سے زیادہ ہوتی ہے۔یہ مختصر، ایک جہتی بہاؤ کے راستے کی بدولت ہے، جو مارکیٹ میں موجود بہترین 2D ریڈیل فلوکس موٹرز کے مقابلے میں موازنہ یا اس سے بھی زیادہ کارکردگی کا حامل ہے۔
موٹر کی لمبائی کم ہوتی ہے، عام طور پر 5 سے 8 گنا کم ہوتی ہے، اور وزن بھی 2 سے 5 گنا کم ہوتا ہے۔ان دو عوامل نے الیکٹرک وہیکل پلیٹ فارم ڈیزائنرز کے انتخاب کو تبدیل کر دیا ہے۔
2. محوری بہاؤ ٹیکنالوجی
کے لیے دو اہم ٹوپولوجی ہیں۔محوری بہاؤ موٹرز: ڈوئل روٹر سنگل سٹیٹر (کبھی کبھی ٹورس سٹائل مشینوں کے طور پر کہا جاتا ہے) اور سنگل روٹر ڈوئل سٹیٹر۔
فی الحال، زیادہ تر مستقل مقناطیس موٹریں ریڈیل فلوکس ٹوپولوجی استعمال کرتی ہیں۔مقناطیسی بہاؤ سرکٹ روٹر پر ایک مستقل مقناطیس سے شروع ہوتا ہے، سٹیٹر پر پہلے دانت سے گزرتا ہے، اور پھر سٹیٹر کے ساتھ شعاعی طور پر بہتا ہے۔پھر روٹر پر دوسرے مقناطیسی سٹیل تک پہنچنے کے لیے دوسرے دانت سے گزریں۔دوہری روٹر محوری بہاؤ ٹوپولوجی میں، فلوکس لوپ پہلے مقناطیس سے شروع ہوتا ہے، سٹیٹر کے دانتوں سے محوری طور پر گزرتا ہے، اور فوراً دوسرے مقناطیس تک پہنچ جاتا ہے۔
اس کا مطلب یہ ہے کہ فلوکس کا راستہ ریڈیل فلوکس موٹرز کے مقابلے میں بہت چھوٹا ہے، جس کے نتیجے میں موٹر کا حجم چھوٹا ہوتا ہے، زیادہ طاقت کی کثافت اور ایک ہی طاقت میں کارکردگی ہوتی ہے۔
ایک ریڈیل موٹر، جہاں مقناطیسی بہاؤ پہلے دانت سے گزرتا ہے اور پھر سٹیٹر کے ذریعے اگلے دانت میں واپس آتا ہے، مقناطیس تک پہنچتا ہے۔مقناطیسی بہاؤ دو جہتی راستے کی پیروی کرتا ہے۔
محوری مقناطیسی بہاؤ مشین کا مقناطیسی بہاؤ راستہ ایک جہتی ہے، لہذا اناج پر مبنی برقی اسٹیل استعمال کیا جا سکتا ہے۔یہ سٹیل بہاؤ کے لیے گزرنا آسان بناتا ہے، اس طرح کارکردگی میں بہتری آتی ہے۔
ریڈیل فلوکس موٹرز روایتی طور پر تقسیم شدہ وائنڈنگز کا استعمال کرتی ہیں، جس میں نصف تک وائنڈنگ سرے کام نہیں کرتے ہیں۔کوائل اوور ہینگ کے نتیجے میں اضافی وزن، لاگت، برقی مزاحمت، اور زیادہ گرمی کا نقصان ہوگا، جو ڈیزائنرز کو سمیٹنے کے ڈیزائن کو بہتر بنانے پر مجبور کرے گا۔
کنڈلی ختم ہوتی ہے۔محوری بہاؤ موٹرزبہت کم ہیں، اور کچھ ڈیزائن مرتکز یا سیگمنٹڈ وائنڈنگز کا استعمال کرتے ہیں، جو مکمل طور پر موثر ہیں۔منقسم اسٹیٹر ریڈیل مشینوں کے لیے، اسٹیٹر میں مقناطیسی بہاؤ کے راستے کا ٹوٹنا اضافی نقصانات لا سکتا ہے، لیکن محوری بہاؤ موٹروں کے لیے، یہ کوئی مسئلہ نہیں ہے۔کوائل وائنڈنگ کا ڈیزائن سپلائرز کی سطح کو الگ کرنے کی کلید ہے۔
3. ترقی
ایکسیئل فلوکس موٹرز کو ڈیزائن اور پروڈکشن میں کچھ سنگین چیلنجز کا سامنا ہے، ان کے تکنیکی فوائد کے باوجود، ان کی قیمت ریڈیل موٹرز سے کہیں زیادہ ہے۔لوگ ریڈیل موٹرز کے بارے میں بہت اچھی طرح سمجھتے ہیں، اور مینوفیکچرنگ کے طریقے اور مکینیکل آلات بھی آسانی سے دستیاب ہیں۔
محوری فلوکس موٹرز کے اہم چیلنجوں میں سے ایک روٹر اور سٹیٹر کے درمیان یکساں ہوا کے فرق کو برقرار رکھنا ہے، کیونکہ مقناطیسی قوت ریڈیل موٹرز کی نسبت بہت زیادہ ہوتی ہے، جس سے یکساں ہوا کے فرق کو برقرار رکھنا مشکل ہو جاتا ہے۔ڈوئل روٹر ایکسیئل فلوکس موٹر میں گرمی کی کھپت کے مسائل بھی ہوتے ہیں، کیونکہ وائنڈنگ سٹیٹر کے اندر اور دو روٹر ڈسکس کے درمیان گہرائی میں واقع ہوتی ہے، جس سے گرمی کی کھپت بہت مشکل ہوتی ہے۔
محوری فلوکس موٹرز بھی کئی وجوہات کی بناء پر تیار کرنا مشکل ہیں۔ڈوئل روٹر مشین یوکس ٹوپولوجی کے ساتھ ڈوئل روٹر مشین کا استعمال کرتی ہے (یعنی سٹیٹر سے لوہے کے جوئے کو ہٹانا لیکن لوہے کے دانتوں کو برقرار رکھنا) موٹر کے قطر اور مقناطیس کو پھیلائے بغیر ان میں سے کچھ مسائل پر قابو پاتی ہے۔
تاہم، جوئے کو ہٹانے سے نئے چیلنجز سامنے آتے ہیں، جیسے کہ مکینیکل جوئے کے کنکشن کے بغیر انفرادی دانتوں کو کیسے ٹھیک کرنا اور ان کی پوزیشن کرنا۔کولنگ بھی ایک بڑا چیلنج ہے۔
روٹر پیدا کرنا اور ہوا کے فرق کو برقرار رکھنا بھی مشکل ہے، کیونکہ روٹر ڈسک روٹر کو اپنی طرف متوجہ کرتی ہے۔فائدہ یہ ہے کہ روٹر ڈسکس شافٹ کی انگوٹی کے ذریعے براہ راست جڑے ہوئے ہیں، لہذا قوتیں ایک دوسرے کو منسوخ کر دیتی ہیں۔اس کا مطلب ہے کہ اندرونی اثر ان قوتوں کو برداشت نہیں کرتا، اور اس کا واحد کام سٹیٹر کو دو روٹر ڈسکس کے درمیان درمیانی پوزیشن میں رکھنا ہے۔
ڈبل سٹیٹر سنگل روٹر موٹرز کو سرکلر موٹرز کے چیلنجز کا سامنا نہیں ہے، لیکن سٹیٹر کا ڈیزائن زیادہ پیچیدہ اور آٹومیشن حاصل کرنا مشکل ہے، اور متعلقہ اخراجات بھی زیادہ ہیں۔کسی بھی روایتی ریڈیل فلوکس موٹر کے برعکس، محوری موٹر مینوفیکچرنگ کے عمل اور مکینیکل آلات حال ہی میں سامنے آئے ہیں۔
4. الیکٹرک گاڑیوں کا اطلاق
آٹوموٹو انڈسٹری میں قابل اعتمادی بہت اہم ہے، اور مختلف کی وشوسنییتا اور مضبوطی کو ثابت کرنامحوری بہاؤ موٹرزمینوفیکچررز کو قائل کرنا کہ یہ موٹریں بڑے پیمانے پر پیداوار کے لیے موزوں ہیں ہمیشہ ایک چیلنج رہا ہے۔اس نے محوری موٹر سپلائرز کو اپنے طور پر توثیق کے وسیع پروگراموں کو انجام دینے پر اکسایا ہے، ہر ایک سپلائر یہ ظاہر کرتا ہے کہ ان کی موٹر کی قابل اعتمادی روایتی ریڈیل فلکس موٹرز سے مختلف نہیں ہے۔
واحد جزو جو ایک میں ختم ہوسکتا ہے۔محوری بہاؤ موٹربیرنگ ہے.محوری مقناطیسی بہاؤ کی لمبائی نسبتاً کم ہوتی ہے، اور بیرنگ کی پوزیشن قریب ہوتی ہے، عام طور پر اسے قدرے "زیادہ جہت" کے لیے ڈیزائن کیا جاتا ہے۔خوش قسمتی سے، محوری فلوکس موٹر میں ایک چھوٹا روٹر ماس ہے اور یہ کم روٹر ڈائنامک شافٹ بوجھ کو برداشت کر سکتی ہے۔لہذا، بیرنگ پر لاگو اصل قوت ریڈیل فلوکس موٹر کی نسبت بہت کم ہے۔
الیکٹرانک ایکسل محوری موٹروں کی پہلی ایپلی کیشنز میں سے ایک ہے۔پتلی چوڑائی ایکسل میں موٹر اور گیئر باکس کو سمیٹ سکتی ہے۔ہائبرڈ ایپلی کیشنز میں، موٹر کی چھوٹی محوری لمبائی ٹرانسمیشن سسٹم کی کل لمبائی کو کم کرتی ہے۔
اگلا مرحلہ وہیل پر محوری موٹر نصب کرنا ہے۔اس طرح، موٹر سے بجلی کو براہ راست پہیوں تک پہنچایا جا سکتا ہے، جس سے موٹر کی کارکردگی بہتر ہوتی ہے۔ٹرانسمیشنز، تفریق اور ڈرائیو شافٹ کے خاتمے کی وجہ سے نظام کی پیچیدگی بھی کم ہو گئی ہے۔
تاہم، ایسا لگتا ہے کہ معیاری ترتیب ابھی تک ظاہر نہیں ہوئی ہے۔ہر اصل سازوسامان بنانے والا مخصوص کنفیگریشنز پر تحقیق کر رہا ہے، کیونکہ محوری موٹروں کے مختلف سائز اور شکلیں الیکٹرک گاڑیوں کے ڈیزائن کو تبدیل کر سکتی ہیں۔ریڈیل موٹرز کے مقابلے میں، محوری موٹرز کی طاقت کی کثافت زیادہ ہوتی ہے، جس کا مطلب ہے کہ چھوٹی محوری موٹریں استعمال کی جا سکتی ہیں۔یہ گاڑیوں کے پلیٹ فارمز کے لیے نئے ڈیزائن کے اختیارات فراہم کرتا ہے، جیسے کہ بیٹری پیک کی جگہ کا تعین۔
4.1 سیگمنٹڈ آرمیچر
YASA (Yokeless and Segmented Armature) موٹر ٹوپولوجی ڈوئل روٹر سنگل اسٹیٹر ٹوپولوجی کی ایک مثال ہے، جو مینوفیکچرنگ کی پیچیدگی کو کم کرتی ہے اور خودکار بڑے پیمانے پر پیداوار کے لیے موزوں ہے۔یہ موٹرز 2000 سے 9000 rpm کی رفتار پر 10 کلو واٹ/کلوگرام تک پاور ڈینسٹی رکھتی ہیں۔
ایک وقف شدہ کنٹرولر کا استعمال کرتے ہوئے، یہ موٹر کے لیے 200 kVA کا کرنٹ فراہم کر سکتا ہے۔کنٹرولر کا حجم تقریباً 5 لیٹر ہے اور اس کا وزن 5.8 کلو گرام ہے، جس میں ڈائی الیکٹرک آئل کولنگ کے ساتھ تھرمل مینجمنٹ شامل ہے، جو محوری فلکس موٹرز کے ساتھ ساتھ انڈکشن اور ریڈیل فلکس موٹرز کے لیے موزوں ہے۔
یہ برقی گاڑی کے اصل سازوسامان کے مینوفیکچررز اور پہلے درجے کے ڈویلپرز کو ایپلی کیشن اور دستیاب جگہ کی بنیاد پر مناسب موٹر کا انتخاب کرنے کی اجازت دیتا ہے۔چھوٹا سائز اور وزن گاڑی کو ہلکا بناتا ہے اور اس میں زیادہ بیٹریاں ہوتی ہیں، اس طرح رینج میں اضافہ ہوتا ہے۔
5. الیکٹرک موٹر سائیکلوں کا اطلاق
الیکٹرک موٹر سائیکلوں اور ATVs کے لیے، کچھ کمپنیوں نے AC محوری بہاؤ والی موٹریں تیار کی ہیں۔اس قسم کی گاڑی کے لیے عام طور پر استعمال ہونے والا ڈیزائن ڈی سی برش پر مبنی ایکسیئل فلوکس ڈیزائن ہے، جبکہ نئی پروڈکٹ ایک AC ہے، مکمل طور پر سیل شدہ برش لیس ڈیزائن۔
DC اور AC دونوں موٹرز کے کنڈلی ساکن رہتی ہیں، لیکن دوہری روٹر گھومنے والی آرمچرز کی بجائے مستقل میگنےٹ استعمال کرتے ہیں۔اس طریقہ کار کا فائدہ یہ ہے کہ اسے مکینیکل ریورسنگ کی ضرورت نہیں ہے۔
AC محوری ڈیزائن ریڈیل موٹرز کے لیے معیاری تھری فیز AC موٹر کنٹرولرز بھی استعمال کر سکتا ہے۔اس سے اخراجات کو کم کرنے میں مدد ملتی ہے، کیونکہ کنٹرولر ٹارک کے کرنٹ کو کنٹرول کرتا ہے، رفتار کو نہیں۔کنٹرولر کو 12 کلو ہرٹز یا اس سے زیادہ کی فریکوئنسی درکار ہوتی ہے، جو اس طرح کے آلات کی مرکزی دھارے کی فریکوئنسی ہے۔
زیادہ فریکوئنسی 20 µ H کے نچلے وائنڈنگ انڈکٹنس سے آتی ہے۔ فریکوئنسی موجودہ لہر کو کم سے کم کرنے کے لیے کرنٹ کو کنٹرول کر سکتی ہے اور ممکنہ حد تک ہموار سائنوسائیڈل سگنل کو یقینی بنا سکتی ہے۔متحرک نقطہ نظر سے، یہ تیز رفتار ٹارک تبدیلیوں کی اجازت دے کر ہموار موٹر کنٹرول حاصل کرنے کا ایک بہترین طریقہ ہے۔
یہ ڈیزائن تقسیم شدہ ڈبل لیئر وائنڈنگ کو اپناتا ہے، لہذا مقناطیسی بہاؤ روٹر سے دوسرے روٹر میں اسٹیٹر کے ذریعے بہتا ہے، بہت مختصر راستہ اور اعلی کارکردگی کے ساتھ۔
اس ڈیزائن کی کلید یہ ہے کہ یہ 60 V کے زیادہ سے زیادہ وولٹیج پر کام کر سکتا ہے اور زیادہ وولٹیج کے نظام کے لیے موزوں نہیں ہے۔اس لیے اسے الیکٹرک موٹر سائیکلوں اور L7e کلاس کی چار پہیوں والی گاڑیوں جیسے Renault Twizy کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
60 V کا زیادہ سے زیادہ وولٹیج موٹر کو مرکزی دھارے کے 48 V برقی نظاموں میں ضم کرنے کی اجازت دیتا ہے اور دیکھ بھال کے کام کو آسان بناتا ہے۔
یورپی فریم ورک ریگولیشن 2002/24/EC میں L7e فور وہیل موٹر سائیکل کی وضاحتیں یہ بتاتی ہیں کہ سامان کی نقل و حمل کے لیے استعمال ہونے والی گاڑیوں کا وزن بیٹریوں کے وزن کو چھوڑ کر 600 کلوگرام سے زیادہ نہیں ہوتا ہے۔ان گاڑیوں کو 200 کلوگرام سے زیادہ مسافر، 1000 کلوگرام سے زیادہ کارگو اور 15 کلو واٹ سے زیادہ انجن پاور لے جانے کی اجازت نہیں ہے۔تقسیم شدہ سمیٹنے کا طریقہ 75-100 Nm کا ٹارک فراہم کر سکتا ہے، جس کی چوٹی آؤٹ پٹ پاور 20-25 کلو واٹ اور 15 کلو واٹ کی مسلسل طاقت ہے۔
محوری بہاؤ کا چیلنج اس بات میں مضمر ہے کہ کس طرح تانبے کی لہریں گرمی کو ختم کرتی ہیں، جو مشکل ہے کیونکہ گرمی کو روٹر سے گزرنا چاہیے۔تقسیم شدہ وائنڈنگ اس مسئلے کو حل کرنے کی کلید ہے، کیونکہ اس میں بڑی تعداد میں پول سلاٹ ہیں۔اس طرح، تانبے اور خول کے درمیان سطح کا ایک بڑا رقبہ ہے، اور گرمی کو باہر کی طرف منتقل کیا جا سکتا ہے اور معیاری مائع کولنگ سسٹم کے ذریعے خارج کیا جا سکتا ہے۔
ایک سے زیادہ مقناطیسی قطب سینوسائڈل لہر کی شکلوں کو استعمال کرنے کی کلید ہیں، جو ہارمونکس کو کم کرنے میں مدد کرتے ہیں۔یہ ہارمونکس میگنےٹ اور کور کو گرم کرنے کے طور پر ظاہر ہوتے ہیں، جبکہ تانبے کے اجزاء گرمی کو دور نہیں کر سکتے۔جب حرارت میگنےٹ اور آئرن کور میں جمع ہو جاتی ہے تو کارکردگی کم ہو جاتی ہے، یہی وجہ ہے کہ موج اور حرارت کے راستے کو بہتر بنانا موٹر کی کارکردگی کے لیے بہت ضروری ہے۔
موٹر کے ڈیزائن کو لاگت کو کم کرنے اور خودکار بڑے پیمانے پر پیداوار حاصل کرنے کے لیے بہتر بنایا گیا ہے۔ایک extruded ہاؤسنگ رنگ پیچیدہ میکانی پروسیسنگ کی ضرورت نہیں ہے اور مواد کی لاگت کو کم کر سکتے ہیں.کنڈلی کو براہ راست زخم کیا جا سکتا ہے اور سمیٹنے کے عمل کے دوران صحیح اسمبلی کی شکل کو برقرار رکھنے کے لیے بانڈنگ کا عمل استعمال کیا جاتا ہے۔
اہم بات یہ ہے کہ کوائل معیاری تجارتی طور پر دستیاب تار سے بنی ہے، جب کہ آئرن کور کو شیلف ٹرانسفارمر اسٹیل کے معیار کے ساتھ لیمینیٹ کیا گیا ہے، جسے صرف شکل میں کاٹنا ضروری ہے۔دیگر موٹر ڈیزائنوں میں کور لیمینیشن میں نرم مقناطیسی مواد کے استعمال کی ضرورت ہوتی ہے، جو زیادہ مہنگی ہو سکتی ہے۔
تقسیم شدہ وائنڈنگز کے استعمال کا مطلب ہے کہ مقناطیسی سٹیل کو الگ کرنے کی ضرورت نہیں ہے۔وہ آسان شکلیں اور تیاری میں آسان ہو سکتے ہیں۔مقناطیسی اسٹیل کے سائز کو کم کرنا اور اس کی تیاری میں آسانی کو یقینی بنانا لاگت کو کم کرنے پر نمایاں اثر ڈالتا ہے۔
اس محوری بہاؤ موٹر کے ڈیزائن کو کسٹمر کی ضروریات کے مطابق بھی بنایا جا سکتا ہے۔صارفین کے پاس بنیادی ڈیزائن کے ارد گرد تیار کردہ اپنی مرضی کے مطابق ورژن ہیں۔پھر ابتدائی پیداوار کی تصدیق کے لیے آزمائشی پیداوار لائن پر تیار کیا جاتا ہے، جسے دوسری فیکٹریوں میں نقل کیا جا سکتا ہے۔
حسب ضرورت بنیادی طور پر اس وجہ سے ہے کہ گاڑی کی کارکردگی کا انحصار نہ صرف محوری مقناطیسی بہاؤ موٹر کے ڈیزائن پر ہے بلکہ گاڑی کی ساخت، بیٹری پیک اور BMS کے معیار پر بھی ہے۔
پوسٹ ٹائم: ستمبر-28-2023