డైరెక్ట్-ఎక్టింగ్ పర్మానెంట్ మ్యాగ్నెట్ మెకానిజంల డిజయిన్ మరియు సిములేషన్ సోలిడ్-ఇన్సులేటెడ్ RMUs కోసం

1. శాశ్వత చుమృకటి మెకనిజం డిజైన్

సోలిడ్-ఇన్స్యులేటెడ్ రింగ్ మెయిన్ యూనిట్లు (RMUs) లో క్షుద్రీకరణకు ఉన్న అధిక ప్రవేశం వల్ల, మూడు ఫేజీల మధ్య అంకుళాన్ని కలిగిన ప్రధాన శాశ్వత చుమృకటి మెకనిజంలు పరికరానికి మొత్తం క్షుద్రీకరణ అవసరాలను తీర్చలేము. అందువల్ల, ఈ దృష్టితో డిజైన్ చేయబడిన శాశ్వత చుమృకటి మెకనిజం మూడు ఫేజీల స్వతంత్ర నేరుగా పనిచేసే రచనను అమలు చేస్తుంది. ప్రతి ఫేజీ అర్క్ శాంతి క్యామెరా యూనిట్ ఒక రోడ్ బాడీతో ఏకంగా కాస్ట్ చేయబడి, శాశ్వత చుమృకటి మెకనిజంతో ఇన్స్యులేటెడ్ రాడ్ ద్వారా లీనీయర్ కన్ఫిగరేషన్లో కనెక్ట్ చేయబడింది. ప్రతి ఫేజీ శాశ్వత చుమృకటి మెకనిజం డ్రైవ్ షాఫ్ట్ పై ఓపెనింగ్ కౌంటర్ ఫోర్స్ స్ప్రింగ్ ఉంటుంది. ఒక నేరుగా పనిచేసే శాశ్వత చుమృకటి మెకనిజం యొక్క మొత్తం రచన ఫిగర్ 1 లో, మరియు సోలిడ్-ఇన్స్యులేటెడ్ RMU లో ఇది ఎందుకు ఉందో ఫిగర్ 2 లో చూపబడింది.

2. శాశ్వత చుమృకటి మెకనిజం డ్రైవ్ సర్కిట్ గణిత మోడల్

ఈ దృష్టితో డిజైన్ చేయబడిన నేరుగా పనిచేసే శాశ్వత చుమృకటి మెకనిజం ఒక వినియోగం ఉన్న శాశ్వత చుమృకటి మెకనిజం ప్రభావంపై ఆధారపడి ఉంది. ఇది ఒక చార్జ్ చేసిన కెపాసిటర్ నుండి పనిచేయడం ద్వారా శాశ్వత చుమృకటి మెకనిజంను పనిచేస్తుంది. సర్కిట్ డయాగ్రామ్ ఫిగర్ 3 లో చూపబడింది, ఇదిలో C శాశ్వత చుమృకటి మెకనిజంను పనిచేయడానికి ఉపయోగించే కెపాసిటర్ ను, R శాశ్వత చుమృకటి మెకనిజం కాయిల్ యొక్క సమాన రెసిస్టన్స్ ను, L కాయిల్ యొక్క సమాన ఇండక్టన్స్ ను సూచిస్తుంది.

ఒక వినియోగం ఉన్న శాశ్వత చుమృకటి మెకనిజం యొక్క డైనమిక లక్షణాలు సమీకరణం (1) లో చూపబడిన విధంగా సంతృప్తి చెందుతాయి:

ఇక్కడ i కాయిల్ ద్వారా ప్రవహించే ఓపెనింగ్ లేదా క్లోజింగ్ కరెంట్ (A); u_C చార్జ్ చేసిన కెపాసిటర్ యొక్క ఆది వోల్టేజ్ (V); R కాయిల్ యొక్క సమాన రెసిస్టన్స్ (Ω); C చార్జ్ చేసిన కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటన్స్ (F); ψ ఎలక్ట్రోమాగ్నెటిక్ వ్యవస్థ యొక్క మొత్తం మ్యాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ లింకేజ్ (Wb); m మూవింగ్ కోర్ యొక్క ప్రత్యేక ప్రత్యామ్నాయక ప్రమాణం (kg); x మూవింగ్ కోర్ యొక్క విస్థాపన (m); v మూవింగ్ కోర్ యొక్క వేగం (m/s); F_x మూవింగ్ కోర్ పై పనిచేసే ఎలక్ట్రోమాగ్నెటిక్ బలం (N); F_f మూవింగ్ కోర్ పై విరోధి బలం (N). ఈ సమీకరణాల సమాధానం శాశ్వత చుమృకటి మెకనిజం యొక్క డైనమిక లక్షణాలను ఇస్తుంది.

3. కౌంటర్ ఫోర్స్ సమానాంతరం

రింగ్ మెయిన్ యూనిట్ సర్కిట్ బ్రేకర్లో ప్రధాన కౌంటర్ ఫోర్స్‌లు అర్క్ శాంతి క్యామెరా యొక్క కంటాక్ట్ ప్రెషర్ మరియు శాశ్వత చుమృకటి మెకనిజం యొక్క ఓపెనింగ్ స్ప్రింగ్ ఫోర్స్ ఉంటాయి. ఈ కౌంటర్ ఫోర్స్‌లు శాశ్వత చుమృకటి మెకనిజం యొక్క మూవింగ్ కోర్ యొక్క ప్రత్యేక ప్రమాణంలో సమానాంతరంగా పనిచేస్తాయి. అర్క్ క్యామెరా యొక్క కంటాక్ట్ ఓపెనింగ్ దూరం 9.5 mm, అవర్ ట్రావెల్ 2.5 mm, మొత్తం మెకనిజం స్ట్రోక్ 12 mm. ఓపెనింగ్ స్ప్రింగ్ మరియు కంటాక్ట్ స్ప్రింగ్ యొక్క కౌంటర్ ఫోర్స్‌లు శాశ్వత చుమృకటి మెకనిజం యొక్క మోశన్ స్ట్రోక్ ప్రకారం కొలుస్తారు, మరియు నిర్దిష్ట డేటా ప్రకారం కౌంటర్ ఫోర్స్ కర్వ్ గీస్తారు. విస్తృత కౌంటర్ ఫోర్స్ సమానాంతర పాయింట్లు టేబుల్ 1 లో చూపబడింది.

4. సిమ్యులేషన్ మోడల్ నిర్మాణం

నేరుగా పనిచేసే శాశ్వత చుమృకటి మెకనిజం యొక్క డైనమిక లక్షణాలను ఫైనైట్ ఎలమెంట్ మెథడ్ (FEM) ద్వారా పరిష్కరిస్తారు. FEM యొక్క ప్రాథమిక సిద్ధాంతం అనేది నిరంతర సాధారణ పరిధిని సీమితమైన ఎలమెంట్లు మరియు నోడ్స్ తో అందుకోవడం. వ్యక్తిగత ఎలమెంట్ విశ్లేషణ తర్వాత, గ్లోబల్ అసెంబ్లీ చేయబడుతుంది, మరియు బౌండరీ షర్టులను అమలు చేసి, కంప్యూటర్ ద్వారా అంతమయ సాధనం పొందబడుతుంది. ఈ పరిశోధనలో, Ansoft ఫైనైట్ ఎలమెంట్ సిమ్యులేషన్ సాఫ్ట్వేర్ ఉపయోగించి శాశ్వత చుమృకటి మెకనిజం యొక్క సిమ్యులేషన్ మోడల్ నిర్మాణం చేయబడింది, మరియు దాని ఘటకాల యొక్క ప్రమాణాలను సెట్ చేశారు. శాశ్వత చుమృకటి పదార్థం NdFe35 గా నిర్వచించబడింది, మరియు యోక్ పదార్థం స్టీల్-1010 గా నిర్వచించబడింది.

తరువాత, కాయిల్ ప్రమాణాలను అమలు చేశారు: కెపాసిటర్ యొక్క చార్జ్ వోల్టేజ్ 110 V, కెపాసిటన్స్ 0.047 F, కాయిల్ DC రెసిస్టన్స్ 5 Ω, టర్న్స్ సంఖ్య 500, ఇండక్టన్స్ 0.0143 H. నేరుగా పనిచేసే శాశ్వత చుమృకటి మెకనిజం ఒక వినియోగం ఉన్న రకం కాబట్టి, ఓపెనింగ్ పని ఓపెనింగ్ స్ప్రింగ్ ఫోర్స్ ద్వారా పనిచేయబడుతుంది. అందువల్ల, శాశ్వత చుమృకటి యొక్క ప్రతి ఫ్లక్స్ ను రద్దుచేయడానికి ఒక చిన్న రివర్స్ కరెంట్ అవసరం ఉంటుంది. ప్రస్తుతం విశ్లేషణ మరియు టెస్టుల తర్వాత, ఓపెనింగ్ డ్రైవ్ సర్కిట్లో 5 Ω DC రెసిస్టర్ ను సిరీస్ చేయడం జరిగింది.

చివరికి, శాశ్వత చుమృకటి మెకనిజం యొక్క సరఫేస్ మరియు సొలిడ్ మోడలింగ్ మరియు మెష్ చేయబడింది. మూవింగ్ కోర్, మ్యాగ్నెటిక్ ఎండ్ క్యాప్స్, యోక్, మరియు శాశ్వత చుమృకటి వంటి ముఖ్య మ్యాగ్నెటిక్ ఘటకాలకు సాపేక్షంగా సాంద్రమైన మెష్ అమలు చేయబడింది, మ్యాగ్నెటిక్ లేని భాగాలకు స్పష్టమైన మెష్ అమలు చేయబడింది.

5. సిమ్యులేషన్ మరియు ప్రయోగాత్మక ఫలితాల విశ్లేషణ

నేరుగా పనిచేసే శాశ్వత చుమృకటి మెకనిజం యొక్క ఎలక్ట్రికల్ మరియు మెకానికల్ లక్షణాలను Ansoft సిమ్యులేషన్లు మరియు నిజమైన ఉత్పత్తి ప్రయోగాలతో కలిసి విశ్లేషించారు, ముఖ్యంగా క్లోజింగ్ మరియు ఓపెనింగ్ కరెంట్ మరియు స్ట్రోక్ లక్షణాలను దృష్టించారు. ఫిగర్ 5 లో సిమ్యులేట్ చేసిన క్లోజింగ్ కరెంట్ కర్వ్ చూపబడింది, ఇది 13.2 A యొక్క పీక్ కరెంట్ కలిగి ఉంది. ఫిగర్ 6 లో ఓసిలోస్కోప్ ద్వారా కొల్చబడిన క్లోజింగ్ కరెంట్, ఇది 14.2 A యొక్క పీక్ కలిగి ఉంది. ఫిగర్ 7 లో సిమ్యులేట్ చేసిన క్లోజింగ్ స్ట్రోక్ కర్వ్, ఇది కంటాక్ట్ క్లోజ్ అవధిలో చివరి 6 mm యొక్క ఔసత వేగం 0.8 m/s. ఫిగర్ 8 లో ఓసిలోస్కోప్ ద్వారా కొల్చబడిన