कोरलेस मोटर - ह्यूमनॉइड रोबोटों को भविष्य में महारत हासिल करने में मदद करना
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ह्यूमनॉइड रोबोट कृत्रिम बुद्धिमत्ता के क्षेत्र में एक चमकता सितारा बन गए हैं।
हाल के वर्षों में, ह्यूमनॉइड रोबोट एआई तकनीक की ऐतिहासिक उपलब्धियों में से एक बन गए हैं, जैसे क्षेत्रों में उनके व्यापक अनुप्रयोग के साथ चिकित्सा और सेवाएँ। इस अत्याधुनिक उत्पाद के विकास को बढ़ावा देने के लिए, दुनिया भर के देशों ने ह्यूमनॉइड रोबोट और उनके प्रमुख घटकों के लिए नीतियां पेश की हैं और समर्थन बढ़ाया है। ह्यूमनॉइड रोबोट उद्योग श्रृंखला में, कोरलेस मोटर गति नियंत्रण प्रणाली के एक महत्वपूर्ण घटक के रूप में, एक अपरिहार्य भूमिका निभाता है। उदाहरण के लिए, टेस्ला का ह्यूमनॉइड रोबोट का कुशल हाथ + कोरलेस मोटर्स को मुख्य घटक के रूप में उपयोग करता है, प्रत्येक रोबोट उनमें से 12 (प्रत्येक हाथ पर 6) को असेंबल करता है। यह लेख, कोरलेस मोटर+ पर एक अध्ययन के रूप में, इसकी तकनीकी विशेषताओं, बाजार की स्थिति और भविष्य की संभावनाओं की पड़ताल करता है।
कोरलेस मोटर क्या है
1. मोटर्स की अवधारणा और वर्गीकरण
मोटर एक उपकरण है जो विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है। यह तार की कुंडली (स्टेटर वाइंडिंग) के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र में एक बल उत्पन्न करके काम करता है, जो फिर रोटर के घूर्णन को संचालित करता है। सिद्धांत रूप में, मोटर कुशल ऊर्जा रूपांतरण प्राप्त करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र में धारा के बल प्रभाव का उपयोग करता है।
मोटर संचालन का मूल सिद्धांत:
घूमने वाले शाफ्ट के चारों ओर स्थायी चुम्बकों का उपयोग किया जाता है:
एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करके, चुम्बकों को गति में स्थापित किया जाता है।
इस सिद्धांत के आधार पर कि "जैसे ध्रुव प्रतिकर्षित करते हैं, विपरीत ध्रुव आकर्षित करते हैं," घूर्णनशील शाफ्ट संचालित होता है। सीधे शब्दों में कहें तो, जब कुंडल के आकार के तार से करंट प्रवाहित होता है, तो यह एक घूमने वाला चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है, जिससे चुंबक घूमता है।
कुंडल में लोहे की कोर डालने के बाद, चुंबकीय प्रवाह पथ अधिक केंद्रित हो जाता है, और चुंबकीय क्षेत्र की ताकत काफी बढ़ जाती है। इस बिंदु पर, मोटर का चुंबकीय क्षेत्र कॉइल के करंट और लौह कोर की संयुक्त क्रिया से उत्पन्न होता है, जिससे स्पष्ट एन और एस ध्रुव बनते हैं, जो रोटर को घूमने के लिए प्रेरित करते हैं।
मोटर के प्रमुख घटक
स्टेटर:
स्टेटर मोटर का स्थिर हिस्सा है, और इसकी मुख्य संरचना में चुंबकीय ध्रुव, वाइंडिंग और फ्रेम शामिल हैं:
चुंबकीय ध्रुव: लोहे की कोर और कुंडलियों से बने, इनका मुख्य कार्य चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करना है।
वाइंडिंग: स्टेटर के कॉइल, आमतौर पर प्रवाहकीय और इन्सुलेट सामग्री से बने होते हैं, जब उनके माध्यम से करंट गुजरता है तो चुंबकीय बल उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जाता है।
फ़्रेम: आमतौर पर एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बना होता है, जो संरचनात्मक समर्थन और उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध और ताकत प्रदान करता है।
रोटर:
रोटर मोटर का घूमने वाला हिस्सा है, जिसमें निम्नलिखित प्रमुख घटक शामिल हैं:
आर्मेचर: कंडक्टर और इंसुलेटिंग सामग्री से बना, जब करंट प्रवाहित होता है तो चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जाता है।
बियरिंग्स: आमतौर पर स्टील या सिरेमिक से बने होते हैं, उत्कृष्ट पहनने के प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध के साथ, वे रोटर के रोटेशन का समर्थन करते हैं।
एंड कैप्स: एल्यूमीनियम मिश्र धातु जैसी सामग्रियों से बने, ये मोटर को सीलिंग और संरचनात्मक ताकत प्रदान करते हैं।
मोटर के मुख्य घटकों और उसके सिद्धांतों के विश्लेषण के माध्यम से, यह देखना आसान है कि कोरलेस मोटर, अपनी कॉम्पैक्ट और कुशल विशेषताओं के साथ, ह्यूमनॉइड रोबोट प्रौद्योगिकी के विकास के लिए एक महत्वपूर्ण प्रेरक शक्ति बन गई है। भविष्य में, जैसे-जैसे प्रौद्योगिकी आगे बढ़ती रहेगी, बुद्धिमान रोबोट के क्षेत्र में कोरलेस मोटर्स का अनुप्रयोग और भी व्यापक हो जाएगा।
2. कोरलेस मोटर परिभाषा और वर्गीकरण
कोरलेस मोटर के जन्म का पता 1958 में लगाया जा सकता है, जब डॉ. एफ. फ़ौल्हाबर ने पहली बार स्क्यू-वाउंड कॉइल तकनीक का प्रस्ताव रखा था, और 1965 में, उन्होंने कोरलेस मोटर के आगमन को चिह्नित करते हुए संबंधित पेटेंट प्राप्त किया। इसके अभिनव डिजाइन ने मोटर के आकार और दक्षता के बीच एक आदर्श संतुलन हासिल किया। कोरलेस मोटर डीसी स्थायी चुंबक सर्वो मोटर्स की श्रेणी से संबंधित है और इसमें मुख्य रूप से दो मुख्य भाग होते हैं: स्टेटर और रोटर। स्टेटर सिलिकॉन स्टील शीट और कॉइल्स से बना है, और इसकी अनूठी स्लॉटलेस डिज़ाइन पारंपरिक मोटरों में आमतौर पर देखे जाने वाले कॉगिंग प्रभाव से प्रभावी ढंग से बचती है, जिससे लोहे की हानि और एड़ी वर्तमान हानि कम हो जाती है। रोटर एक स्थायी चुंबक, एक शाफ्ट और एक निश्चित असेंबली से बना होता है, जिसमें एक अंगूठी के आकार के स्थायी चुंबक का उपयोग किया जाता है, जो प्रसंस्करण और स्थापना की सुविधा प्रदान करता है।
पारंपरिक मोटरों की तुलना में, कोरलेस मोटर की सबसे विशिष्ट विशेषता इसकी रोटर संरचना में नवीनता है। पारंपरिक मोटरों में आयरन-कोर रोटर के विपरीत, कोरलेस मोटर एक आयरनलेस रोटर संरचना को अपनाती है, जिसे कोरलेस रोटर के रूप में जाना जाता है। अंदर, यह तार वाइंडिंग और मैग्नेट से घिरा हुआ है, जो एक खोखले कप के आकार की संरचना बनाता है।
पारंपरिक मोटरों में, लौह कोर का कार्य है:
1. चुंबकीय क्षेत्र को केंद्रित करना और निर्देशित करना: लौह कोर आमतौर पर उच्च चुंबकीय पारगम्यता सामग्री (जैसे सिलिकॉन स्टील शीट) से बना होता है जो चुंबकीय प्रवाह को प्रभावी ढंग से केंद्रित और निर्देशित करता है, इस प्रकार मोटर की चुंबकीय क्षेत्र की ताकत और दक्षता को बढ़ाता है।
2. वाइंडिंग को सपोर्ट करना: आयरन कोर मोटर वाइंडिंग के लिए स्थिर समर्थन प्रदान करता है, जिससे मोटर संचालन के दौरान वाइंडिंग के आकार और स्थिति की स्थिरता सुनिश्चित होती है।
इसके विपरीत, कोरलेस मोटर एक पतली दीवार वाले खोखले बेलनाकार रोटर का उपयोग करती है, जिसमें रोटर के चारों ओर सीधे घुमाव होते हैं, जिससे अतिरिक्त लौह कोर समर्थन की आवश्यकता समाप्त हो जाती है।
आयरनलेस डिज़ाइन के फायदे बहुत महत्वपूर्ण हैं:
1. एड़ी धारा और हिस्टैरिसीस नुकसान को खत्म करना: पारंपरिक मोटरों में, लौह कोर आसानी से वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र में एड़ी धारा और हिस्टैरिसीस नुकसान उत्पन्न करता है, जिससे मोटर की दक्षता कम हो जाती है। कोरलेस मोटर, लोहे की कोर की अनुपस्थिति के कारण, इन नुकसानों को समाप्त करती है, जिससे मोटर की ऊर्जा रूपांतरण दक्षता में काफी सुधार होता है।
2. वजन कम करना और घूर्णी जड़ता को कम करना: लौह रहित डिजाइन रोटर को हल्का बनाता है, घूर्णी जड़ता को कम करता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रतिक्रिया समय तेज होता है, शुरुआत और रुकने की गति तेज होती है, और यह उन अनुप्रयोगों के लिए अत्यधिक उपयुक्त है जिनके लिए उच्च त्वरण और प्रतिक्रिया समय की आवश्यकता होती है।
सटीक रूप से डिज़ाइन की गई खोखली बेलनाकार संरचना और अनुकूलित घुमावदार लेआउट के साथ, कोरलेस मोटर चुंबकीय क्षेत्र को बेहतर ढंग से वितरित कर सकती है, चुंबकीय रिसाव को कम कर सकती है, और मोटर की परिचालन दक्षता और प्रदर्शन में और सुधार कर सकती है।
कोरलेस मोटर वर्गीकरण
कोरलेस मोटरों को आम तौर पर कम्यूटेशन विधि के आधार पर दो श्रेणियों में वर्गीकृत किया जाता है:
कोरलेस ब्रश मोटर: इस प्रकार की मोटर कम्यूटेशन के लिए यांत्रिक कार्बन ब्रश का उपयोग करती है।
कोरलेस ब्रशलेस मोटर: यह मोटर कम्यूटेशन के लिए पारंपरिक कार्बन ब्रश के बजाय इलेक्ट्रॉनिक कम्यूटेशन का उपयोग करती है। यह डिज़ाइन न केवल पारंपरिक मोटरों में आमतौर पर पाई जाने वाली बिजली की चिंगारी और कार्बन धूल के कणों को खत्म करता है, शोर को कम करता है, बल्कि मोटर के जीवनकाल को भी महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है।
विभिन्न उत्पादों की तुलना करने से, यह स्पष्ट है कि ब्रशलेस कोरलेस मोटर को अब कार्बन ब्रश की आवश्यकता नहीं है, बल्कि वास्तविक समय में रोटर के चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन का पता लगाने के लिए हॉल सेंसर का उपयोग किया जाता है, जो मैकेनिकल कम्यूटेशन को इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल में परिवर्तित करता है। यह डिज़ाइन मोटर की भौतिक संरचना को बहुत सरल बनाता है, जिससे यह अधिक कुशल और टिकाऊ बन जाता है।
| तालिका: ब्रश और ब्रश रहित डीसी मोटर्स की तुलना | ||
| वर्ग | ब्रशलेस डीसी मोटर | ब्रश डीसी मोटर |
| विनिमय | इलेक्ट्रॉनिक स्विच कम्यूटेटर | ब्रश रेक्टिफायर भाग के साथ यांत्रिक संपर्क में है |
| संरचनात्मक विशेषताएं | आम तौर पर, रोटर एक स्थायी चुंबक है और स्टेटर एक आर्मेचर है | आम तौर पर, रोटर आर्मेचर है और स्टेटर स्थायी चुंबक है |
| उलटने की विधि | इलेक्ट्रॉनिक स्विच कम्यूटेटर का क्रम बदलें | टर्मिनल वोल्टेज ध्रुवीयता बदलें |
| लाभ | अच्छा यांत्रिक प्रदर्शन, लंबा जीवन, कम शोर, अच्छा ताप अपव्यय | अच्छा यांत्रिक प्रदर्शन, कम लागत |
| नुकसान | प्रारंभिक लागत थोड़ी अधिक | उच्च शोर, खराब ताप अपव्यय, कम्यूटेशन के लिए रखरखाव की आवश्यकता होती है |
3. कोरलेस मोटर के फायदे
कोरलेस मोटर, अपने अभिनव रोटर संरचना डिजाइन के माध्यम से, पारंपरिक मोटर रोटर्स की सीमाओं को तोड़ती है और लौह कोर के कारण होने वाले एड़ी वर्तमान नुकसान को काफी कम कर देती है।साथ ही, यह डिज़ाइन मोटर के वजन को प्रभावी ढंग से हल्का करता है और इसकी घूर्णी जड़ता को कम करता है, इस प्रकार गति के दौरान रोटर की यांत्रिक ऊर्जा हानि को कम करता है। कुल मिलाकर, कोरलेस मोटर उच्च शक्ति घनत्व, लंबे जीवनकाल, तेज प्रतिक्रिया, उच्च शिखर टोक़ और उत्कृष्ट गर्मी लंपटता प्रदर्शन सहित कई क्षेत्रों में महत्वपूर्ण लाभ प्रदर्शित करती है।
उच्च शक्ति घनत्व
कोरलेस मोटर का पावर घनत्व प्रति यूनिट वॉल्यूम या प्रति यूनिट वजन आउटपुट पावर को संदर्भित करता है। पारंपरिक मोटरों की तुलना में, कोरलेस मोटर अपने लौह रहित रोटर के कारण हल्की और अधिक कुशल होती है। आयरनलेस रोटर आयरन कोर के कारण होने वाले एड़ी करंट और हिस्टैरिसीस नुकसान को समाप्त करता है, लघु मोटर की दक्षता में सुधार करता है और इस प्रकार इसे कम मात्रा में अधिक आउटपुट पावर और टॉर्क प्रदान करने की अनुमति देता है। कोरलेस मोटर की दक्षता आम तौर पर 80% से अधिक तक पहुंच जाती है, जबकि पारंपरिक ब्रश डीसी मोटर्स की दक्षता आम तौर पर बहुत कम होती है, आमतौर पर लगभग 50%। इसलिए, कोरलेस मोटर विशेष रूप से बैटरी चालित उपकरणों के लिए उपयुक्त है, जिन्हें लंबे समय तक स्थिर संचालन की आवश्यकता होती है, जैसे पोर्टेबल एयर सैंपलिंग पंप, ह्यूमनॉइड रोबोट, बायोनिक हैंड्स और हैंडहेल्ड पावर टूल्स।
उच्च टोक़ घनत्व
आयरनलेस डिज़ाइन के कारण, कोरलेस मोटर का रोटर न केवल हल्का होता है, बल्कि इसमें घूर्णी जड़ता भी कम होती है, जिसका अर्थ है कि मोटर तेज़ी से गति और गति कम कर सकती है, जिससे कम समय में अधिक टॉर्क पैदा होता है। इसके अलावा, आयरनलेस रोटर की अधिक कॉम्पैक्ट संरचना के कारण, कोरलेस मोटर सीमित स्थान में उच्च टॉर्क आउटपुट प्रदान करने में सक्षम है।
लंबा जीवनकाल
कोरलेस मोटर में अधिक कम्यूटेटर सेगमेंट होते हैं, और कम्यूटेशन प्रक्रिया के दौरान वर्तमान उतार-चढ़ाव छोटे होते हैं, जो इंडक्शन को कम करता है और कम्यूटेशन के दौरान मोटर सिस्टम के इलेक्ट्रो-संक्षारण को काफी कम करता है। इसलिए, कोरलेस मोटर का जीवनकाल पारंपरिक ब्रश डीसी मोटर की तुलना में अधिक लंबा होता है। संबंधित शोध के अनुसार, कोरलेस मोटर का अपेक्षित जीवनकाल आमतौर पर 1000 से 3000 घंटे के बीच होता है, जबकि ब्रश डीसी मोटर का जीवनकाल आमतौर पर केवल कुछ सौ घंटे होता है।
त्वरित प्रतिक्रिया
पारंपरिक मोटरों में, लौह कोर की उपस्थिति के कारण, बड़ी घूर्णी जड़ता होती है और इस प्रकार प्रतिक्रिया समय धीमा होता है। इसके विपरीत, कोरलेस मोटर में एक कॉम्पैक्ट संरचना होती है और रोटर के लिए एक स्व-सहायक कप-आकार का कॉइल का उपयोग किया जाता है, जो इसे हल्का बनाता है और इसकी घूर्णी जड़ता को कम करता है। यह कोरलेस मोटर को बहुत संवेदनशील स्टार्ट-स्टॉप विशेषताएँ देता है। संबंधित आंकड़ों के अनुसार, कोरलेस मोटर का यांत्रिक समय स्थिरांक आमतौर पर 28ms से कम होता है, कुछ उत्पाद 10ms से भी कम होते हैं, जो पारंपरिक आयरन-कोर मोटर्स के 100ms समय स्थिरांक से कहीं बेहतर है।
उच्च शिखर टोक़
कोरलेस मोटर कम समय में एक बड़ा पीक टॉर्क प्राप्त कर सकती है क्योंकि करंट बढ़ने के दौरान मोटर का टॉर्क स्थिरांक स्थिर रहता है, और करंट और टॉर्क के बीच एक रैखिक संबंध होता है। इसके विपरीत, पारंपरिक आयरन-कोर डीसी मोटर संतृप्ति बिंदु तक पहुंचने के बाद टॉर्क को नहीं बढ़ा सकते हैं।
उत्कृष्ट ताप अपव्यय प्रदर्शन
कोरलेस मोटर की रोटर सतह हवा को प्रवाहित करने की अनुमति देती है, जो पारंपरिक आयरन-कोर मोटर्स की तुलना में बेहतर गर्मी लंपटता प्रदान करती है। पारंपरिक मोटरों में, आयरन-कोर रोटर का कॉइल आमतौर पर सिलिकॉन स्टील शीट के खांचे में एम्बेडेड होता है, जिसके परिणामस्वरूप कॉइल की सतह पर हवा का प्रवाह कम होता है और तापमान में वृद्धि होती है। समान बिजली उत्पादन स्थितियों के तहत, कोरलेस मोटर में तापमान में काफी कम वृद्धि होती है और गर्मी अपव्यय अधिक कुशल होता है।
4. कोरलेस मोटर का तकनीकी पथ
कोरलेस मोटर्स के उत्पादन में मुख्य प्रक्रिया कॉइल का निर्माण है, इसलिए कॉइल की डिज़ाइन और वाइंडिंग प्रक्रिया तकनीकी बाधाएं बन जाती हैं। तार का व्यास, घुमावों की संख्या और तार की रैखिक विशेषताएं सीधे मोटर के मुख्य मापदंडों को प्रभावित करती हैं, जबकि घुमावदार विधि सीधे मोटर की दक्षता और प्रदर्शन को निर्धारित करती है।
कुंडल डिजाइन और घुमावदार तरीके
कोरलेस मोटर की वाइंडिंग डिज़ाइन में मुख्य रूप से सीधी वाइंडिंग, स्क्यू वाइंडिंग और सैडल वाइंडिंग शामिल हैं।
सीधी वाइंडिंग: इस वाइंडिंग विधि में कॉइल की सुविधा होती है जहां तार मोटर की धुरी के समानांतर होता है, जिससे एक केंद्रित वाइंडिंग बनती है। हालांकि यह डिज़ाइन सरल है, आर्मेचर के अंतिम हिस्से प्रभावी टॉर्क उत्पन्न नहीं कर सकते हैं, और यह आर्मेचर के वजन और प्रतिरोध को बढ़ाता है।
तिरछी वाइंडिंग: इसे हनीकॉम्ब वाइंडिंग के रूप में भी जाना जाता है, यह विधि एक कोणीय वाइंडिंग का उपयोग करती है जहां वाइंडिंग के अंतिम भाग छोटे होते हैं और कोई अंतिम वाइंडिंग नहीं होती है। सीधी वाइंडिंग की तुलना में, स्क्यू वाइंडिंग आर्मेचर के वजन और घूर्णी जड़ता को कम करती है, जिससे मोटर की त्वरण क्षमता और आउटपुट टॉर्क में सुधार होता है। जर्मनी के फ़ौल्हाबर और स्विट्ज़रलैंड के पोर्टेस्केप जैसे ब्रांड आमतौर पर इस डिज़ाइन का उपयोग करते हैं।
सैडल वाइंडिंग: यह वाइंडिंग विधि स्व-बंधन तामचीनी तार का उपयोग करती है और कई आकार देने और व्यवस्था प्रक्रियाओं के माध्यम से स्लॉट भरने की दर में सुधार करती है। सैडल वाइंडिंग हवा के अंतराल को प्रभावी ढंग से कम कर सकती है और स्थायी चुंबक की उपयोग दर को बढ़ा सकती है, जिससे मोटर की शक्ति घनत्व में सुधार होता है। स्विट्जरलैंड के मैक्सन के कुछ उत्पाद इस घुमावदार डिज़ाइन को अपनाते हैं।
इन विभिन्न वाइंडिंग विधियों का कोरलेस मोटर की दक्षता, शक्ति और टॉर्क आउटपुट पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, और वे मोटर की उत्पादन लागत और उपयुक्त अनुप्रयोग परिदृश्य भी निर्धारित करते हैं।
वाइंडिंग प्रक्रियाओं का वर्गीकरण
उत्पादन प्रौद्योगिकी के नजरिए से, कोरलेस मोटर्स की कॉइल बनाने की प्रक्रियाओं को तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: मैनुअल वाइंडिंग, कॉइल वाइंडिंग उत्पादन तकनीक, और एक-चरण बनाने वाली उत्पादन तकनीक।
1. मैनुअल वाइंडिंग
मैनुअल वाइंडिंग एक हस्तनिर्मित उत्पादन प्रक्रिया है जिसमें पिन इंसर्शन, मैनुअल वाइंडिंग और मैनुअल वाइंडिंग व्यवस्था जैसे जटिल चरणों की एक श्रृंखला शामिल होती है। हालाँकि यह विधि अत्यधिक अनुकूलित उत्पादों के लिए उपयुक्त है, इसकी उत्पादन क्षमता अपेक्षाकृत कम है, और उत्पादों की स्थिरता और स्थिरता सीमित है। इसलिए, इस प्रक्रिया का उपयोग आमतौर पर छोटे बैच या विशेष आवश्यकता वाले उत्पादन के लिए किया जाता है।
2. कुंडल वाइंडिंग उत्पादन प्रौद्योगिकी
कॉइल वाइंडिंग उत्पादन तकनीक एक अर्ध-स्वचालित प्रक्रिया है जहां एनामेल्ड तार को एक विशिष्ट क्रम में हीरे के क्रॉस-सेक्शन के साथ स्पिंडल पर लपेटा जाता है। एक बार जब आवश्यक लंबाई पूरी हो जाती है, तो कुंडल को हटा दिया जाता है और फिर एक वायरबोर्ड में चपटा कर दिया जाता है, जिसे फिर एक कप के आकार के कुंडल में लपेट दिया जाता है। इस प्रक्रिया में उच्च उत्पादन क्षमता है और यह मध्यम पैमाने की उत्पादन आवश्यकताओं को पूरा कर सकती है। लेख "कॉइल वाइंडिंग प्रोसेस एंड इक्विपमेंट फॉर कोरलेस आर्मेचर मैन्युफैक्चरिंग" के आंकड़ों के अनुसार, चार श्रमिकों का उपयोग करने वाले उपकरण 30,{5}} इकाइयों का वार्षिक उत्पादन प्राप्त कर सकते हैं। हालाँकि, कॉइल वाइंडिंग तकनीक की सीमा यह है कि यह मुख्य रूप से 20-30मिमी व्यास वाले कोरलेस कॉइल के लिए उपयुक्त है। 10-12मिमी से कम व्यास वाले छोटे कॉइल के लिए, विशेष रूप से 7 मिमी से कम टैप स्पेस वाले, वाइंडिंग अधिक चुनौतीपूर्ण हो जाती है। इसके अतिरिक्त, कॉइल वाइंडिंग प्रक्रिया में काफी मैन्युअल श्रम की आवश्यकता होती है, जो उत्पाद की स्थिरता को प्रभावित कर सकती है।
3. वन-स्टेप फॉर्मिंग प्रोडक्शन टेक्नोलॉजी
वन-स्टेप फॉर्मिंग उत्पादन तकनीक एक विशिष्ट पैटर्न के अनुसार एक धुरी पर तामचीनी तार को लपेटने के लिए अत्यधिक स्वचालित उपकरण का उपयोग करती है। एक बार जब कुंडल एक कप के आकार में लपेट लिया जाता है, तो इसे सीधे एक ही चरण में हटा दिया जाता है, जिससे रोलिंग या फ़्लैटनिंग जैसी आगे की प्रक्रियाओं की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। यह विधि उच्च स्तर का स्वचालन प्रदान करती है, उच्च उत्पादन दक्षता और बेहतर उत्पाद स्थिरता प्रदान करती है। हालाँकि, इसके लिए उपकरणों में अधिक प्रारंभिक निवेश की भी आवश्यकता होती है। कॉइल वाइंडिंग तकनीक की तुलना में, वन-स्टेप फॉर्मिंग तकनीक मोटर प्रकारों और विशिष्टताओं की एक बड़ी विविधता का उत्पादन कर सकती है, और यह कॉइल व्यवस्था की गुणवत्ता और जकड़न को बेहतर ढंग से नियंत्रित कर सकती है।
| तालिका: वाइंडिंग प्रक्रिया और एक-चरण बनाने की प्रक्रिया के बीच तुलना | ||
| घाव प्रक्रिया | एक-शॉट बनाने वाली उत्पादन तकनीक | |
| उपकरण की कीमत | कम | उच्च |
| स्वचालन की डिग्री | कम, बड़े पैमाने पर स्वचालित उत्पादन के लिए उपयुक्त नहीं | उच्च, बड़े पैमाने पर स्वचालित उत्पादन संभव है |
| स्क्रैप दर | उच्च | कम |
| व्यापक तकनीकी कठिनाई | कम | उच्च |
और देखें:वाइंडिंग तकनीक खोखले कप मोटर की मुख्य बाधा है
कोरलेस मोटर - ह्यूमनॉइड रोबोट का मुख्य घटक
ह्यूमनॉइड रोबोट, जिन्हें एंथ्रोपोमोर्फिक रोबोट के रूप में भी जाना जाता है, बुद्धिमान रोबोट हैं जिन्हें मनुष्यों के समान वातावरण में काम करने और बातचीत करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ये रोबोट मानव उपस्थिति और व्यवहार की नकल करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, जो आसपास के वातावरण को समझने, वस्तुओं और मनुष्यों को पहचानने, स्थानिक डेटा को संसाधित करने और समझने और कुशल और बुद्धिमान सेवाएं प्रदान करने में सक्षम हैं। सेंसर, एक्चुएटर्स, एल्गोरिदम और अन्य हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर सिस्टम के एकीकरण के माध्यम से, ह्यूमनॉइड रोबोट कुशलतापूर्वक जानकारी को समझ सकते हैं, संसाधित कर सकते हैं और मानव आवश्यकताओं का जवाब दे सकते हैं।
प्रौद्योगिकी के निरंतर विकास के साथ, विभिन्न उद्योगों में ह्यूमनॉइड रोबोट का तेजी से उपयोग किया जा रहा है और भविष्य में स्मार्टफोन, यात्री वाहनों और अन्य प्रौद्योगिकियों के बराबर एक ट्रिलियन-डॉलर का बाजार बनने की उम्मीद है। औद्योगिक क्षेत्र में, विशेष रूप से विनिर्माण क्षेत्र में, ह्यूमनॉइड रोबोट उच्च-तीव्रता, खतरनाक और दोहराव वाले कार्यों, जैसे सामग्री प्रबंधन, वेल्डिंग, पॉलिशिंग और बहुत कुछ करने में मनुष्यों की जगह ले सकते हैं। टेस्ला ने उत्पादन क्षमता बढ़ाने और श्रमिकों की चोट के जोखिम को कम करने के लिए असेंबली लाइन संचालन के लिए अपनी गीगाफैक्ट्री में ह्यूमनॉइड रोबोट पेश करने की योजना बनाई है; चाइना जनरल न्यूक्लियर पावर ग्रुप भी परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में ह्यूमनॉइड रोबोट तैनात करने पर विचार कर रहा है; फॉक्सकॉन गुणवत्ता नियंत्रण मुद्दों, कर्मचारी टर्नओवर और कुछ दोहराव वाले कार्यों के कारण होने वाले शारीरिक तनाव को कम करने के लिए ह्यूमनॉइड रोबोट का संचालन कर रहा है। सेवा उद्योग कोई अपवाद नहीं है. अपनी शक्तिशाली पर्यावरणीय धारणा और उत्कृष्ट मानव-रोबोट संपर्क क्षमताओं के साथ, ह्यूमनॉइड रोबोट रेस्तरां, अस्पतालों और अन्य स्थानों में डिलीवरी और सहयोग जैसे कार्य कर सकते हैं, साथ ही घरेलू वातावरण में घरेलू देखभाल प्रदाता और साथी के रूप में भी काम कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, अपोलो, यूएस-आधारित एपट्रोनिक का एक रोबोट, मुख्य रूप से गोदाम प्रबंधन के लिए उपयोग किया जाता है और 4 घंटे की बैटरी जीवन के साथ माल परिवहन में सहायता करता है; जी1, युशू टेक्नोलॉजी द्वारा विकसित एक सामान्य-उद्देश्यीय ह्यूमनॉइड रोबोट है, जो बोतल का ढक्कन खोलने जैसी बारीक हरकतें कर सकता है।
ह्यूमनॉइड रोबोट की संरचना के संदर्भ में, उन्हें आम तौर पर निष्पादन प्रणाली, धारणा प्रणाली और अन्य प्रणालियों में विभाजित किया जाता है। निष्पादन प्रणाली में मुख्य रूप से रैखिक एक्चुएटर्स, घूर्णी एक्चुएटर्स और निपुण हाथ शामिल हैं। तकनीकी पथ के आधार पर धारणा प्रणाली में दृश्य सेंसर, मिलीमीटर-वेव रडार, जड़त्वीय नेविगेशन सिस्टम और अन्य उपकरण शामिल हैं। अन्य प्रणालियों में चिप्स और बैटरी जैसे प्रमुख घटक शामिल हैं। निष्पादन प्रणाली के प्रमुख घटकों में से एक के रूप में कुशल हाथ, कोरलेस मोटर और ग्रहीय गियरबॉक्स के बीच सहयोग के आधार पर संचालित होता है। कोरलेस मोटर रिवर्स प्रतिक्रिया बल उत्पन्न करने के लिए ग्रहीय गियरबॉक्स को चलाती है, जो फिर उंगलियों के जोड़ों को टिका या अन्य कनेक्शन के माध्यम से खींचती है, जिससे रोटरी गति को रैखिक गति में बदल दिया जाता है। आगे या रिवर्स वोल्टेज लागू करके, कोरलेस मोटर उंगलियों के विस्तार और वापसी को नियंत्रित कर सकती है, जिससे वस्तुओं को पकड़ने या छोड़ने में सक्षम बनाया जा सकता है।
उदाहरण के तौर पर टेस्ला के ऑप्टिमस रोबोट को लेते हुए, इसके कुशल हाथ में एक कोरलेस मोटर, सटीक ग्रहीय गियरबॉक्स, बॉल स्क्रू, सेंसर और एनकोडर शामिल हैं। कोरलेस मोटर हाथ के एक्चुएटर घटकों की लागत का लगभग 50% और एकल रोबोट की कुल लागत का लगभग 4~4.5% है। प्रत्येक निपुण हाथ छह मोटरों द्वारा संचालित होता है, जिसमें विस्तार और फ़्लिपिंग गति दोनों को एक साथ करने के लिए अंगूठे अनुभाग में दो कोरलेस मोटर मॉड्यूल स्थापित होते हैं; अन्य प्रत्येक उंगलियां एक कोरलेस मोटर मॉड्यूल द्वारा संचालित होती हैं। हाथ के लचीले और सटीक संचालन करने के लिए छह मोटर मॉड्यूल वर्म गियर और टेंडन सिस्टम के साथ मिलकर काम करते हैं।
इसके अतिरिक्त, ह्यूमनॉइड रोबोट में एक और महत्वपूर्ण घटक भी होता है: फ़्रेमलेस टॉर्क मोटर, आमतौर पर जोड़ों जैसे उच्च टॉर्क की आवश्यकता वाले क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। एक प्रकार की सर्वो मोटर के रूप में, कोरलेस मोटर उच्च नियंत्रण परिशुद्धता और तेज़ प्रतिक्रिया गति प्रदान करती है, जिससे इसे कुशल हाथों जैसे घटकों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है जो अधिक सटीकता और प्रतिक्रिया की मांग करते हैं। चूंकि यह लेख कोरलेस मोटर्स पर केंद्रित है, इसलिए फ्रेमलेस टॉर्क मोटर्स के विस्तृत विश्लेषण का विस्तार नहीं किया जाएगा।
कोरलेस मोटर बाज़ार के आकार का अनुमान
1. वर्तमान में, कृत्रिम बुद्धिमत्ता के तेजी से विकास ने रोबोटों के लिए दो प्रमुख चुनौतियों का समाधान किया है: बुद्धि की कमी और अनुप्रयोग परिदृश्यों की कमी। इसी समय, ह्यूमनॉइड रोबोट का हार्डवेयर भी तेजी से पुनरावृत्ति के दौर से गुजर रहा है। घरेलू औद्योगिक श्रृंखला का लेआउट लागत को तेजी से कम करने के लिए अनुकूल है, जिससे ह्यूमनॉइड रोबोटों को लोकप्रिय बनाने की नींव रखी जा रही है। इस लेख का मानना है कि ह्यूमनॉइड रोबोट बाज़ार का विकास तीन चरणों में होगा:
चरण 1: 2024-2026: मुख्य रूप से नीतियों और पूंजी द्वारा संचालित, यह उम्मीद की जाती है कि कंपनियां धीरे-धीरे ह्यूमनॉइड रोबोट के बड़े पैमाने पर उत्पादन चरण में प्रवेश करेंगी। पहले तीन वर्षों में, वाणिज्यिक अनुप्रयोगों का ध्यान पारंपरिक औद्योगिक उत्पादन लाइनों के पूरक, औद्योगिक बाजार की असंरचित जरूरतों को पूरा करने पर होगा। इस चरण के दौरान, ह्यूमनॉइड रोबोट की बिक्री की चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर (CAGR) लगभग 50% होने की उम्मीद है।
चरण 2: 2027-2030: आपूर्ति श्रृंखला में निरंतर लागत में कमी और दक्षता में सुधार के साथ-साथ निरंतर तकनीकी सफलताओं के साथ, ह्यूमनॉइड रोबोट धीरे-धीरे फैलेंगे और संभावित घरेलू और सेवा बाजार क्षेत्रों में लोकप्रिय हो जाएंगे, जिसमें अनुप्रयोग क्षमता लगातार बनी रहेगी। अन्वेषण किया। इस चरण के दौरान ह्यूमनॉइड रोबोट की बिक्री का सीएजीआर लगभग 100% होने की उम्मीद है।
चरण 3: 2030 के बाद: बुजुर्गों की देखभाल, भावनात्मक सहयोग और सैन्य अनुप्रयोगों जैसे परिदृश्यों में मांग ह्यूमनॉइड रोबोट विकास के लिए मुख्य प्रेरक शक्ति बन जाएगी, जिससे दीर्घकालिक बाजार में तेजी आएगी। इस चरण में ह्यूमनॉइड रोबोट की बिक्री का सीएजीआर लगभग 20% होने की उम्मीद है।
2. मूल्य निर्धारण के दृष्टिकोण से, घरेलू और अंतर्राष्ट्रीय दोनों बाजारों में कोरलेस मोटर्स की वर्तमान औसत इकाई कीमत 1200 आरएमबी प्रति यूनिट है। यह मानते हुए कि भविष्य में कीमत स्थिर रहेगी।
3. यह मानते हुए कि प्रत्येक ह्यूमनॉइड रोबोट में उपयोग की जाने वाली कोरलेस मोटरों की संख्या अभी भी उतनी ही है, यानी प्रति रोबोट 12 मोटरें।
अनुमान के मुताबिक, 2028 से शुरू होकर, ह्यूमनॉइड रोबोट क्षेत्र में कोरलेस मोटर्स की बाजार पैमाने में वृद्धि अरब-युआन स्तर तक पहुंच जाएगी। 2030 तक, ह्यूमनॉइड रोबोट क्षेत्र से वृद्धिशील बाजार पैमाने अन्य क्षेत्रों के संयुक्त बाजार पैमाने के 40% से अधिक हो जाएगा।
| तालिका: ह्यूमनॉइड रोबोट द्वारा लाए गए खोखले कप मोटर्स के पैमाने में वृद्धि का अनुमान | |||||||||
| 2024 | 2025 | 2026 | 2027 | 2028 | 2029 | 2030 | 2031 | 2032 | |
| ह्यूमनॉइड रोबोट की बिक्री (10,000 इकाइयां) | 1 | 1.5 | 2.25 | 4.5 | 9 | 18 | 36 | 43.2 | 51.84 |
| ह्यूमनॉइड रोबोट की बिक्री (वर्ष-दर-वर्ष) | 50% | 50% | 100% | 100% | 100% | 100% | 20% | 20% | |
| प्रति उपकरण खोखले कप मोटरों की संख्या (इकाइयाँ) | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 |
| इस क्षेत्र में हॉलो कप मोटरों की बिक्री (10,000 इकाइयाँ) | 12 | 18 | 27 | 54 | 108 | 216 | 432 | 518.4 | 622.08 |
| खोखले कप मोटर्स की इकाई कीमत (युआन) | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 |
| खोखले कप मोटरों के बाज़ार पैमाने में वृद्धि (10,000 युआन) | 12000 | 18000 | 27000 | 54000 | 108000 | 216000 | 432000 | 518000 | 622080 |
कोरलेस मोटर प्रतिस्पर्धी परिदृश्य
अंतरराष्ट्रीय स्तर पर, कोरलेस मोटर विनिर्माण, अपनी उन्नत तकनीक और प्रतिस्पर्धी लाभों के कारण, उन्नत वाइंडिंग उपकरण प्रौद्योगिकी और उच्च स्तर के स्वचालन के साथ मिलकर, लंबे समय से एक उच्च बाजार हिस्सेदारी बनाए रखा है, जिससे इसे प्रथम-प्रस्तावक लाभ मिलता है। वैश्विक उद्योग जगत के नेताओं में स्विट्जरलैंड के मैक्सन, जर्मनी के फाउल्हाबर और स्विट्जरलैंड के पोर्टेस्केप शामिल हैं। चीनी बाजार में, प्रतिनिधि कंपनियों में 2011 में स्थापित वीएसडी शामिल है। चीन में कोरलेस मोटर विनिर्माण बाद में शुरू हुआ, विदेशी कंपनियों की तुलना में एक निश्चित तकनीकी अंतर के साथ। हालाँकि, चीन की मजबूत पूर्ण औद्योगिक श्रृंखला लाभ और इंजीनियर प्रतिभा पूल से लाभ उठाते हुए, तेजी से आगे बढ़ने की उम्मीद है।
मैक्सन (स्विट्जरलैंड): 1961 में स्थापित, मैक्सन के वैश्विक स्तर पर लगभग 3,300 कर्मचारी हैं, जो 40 देशों में वितरित हैं। 2022 में, कंपनी ने 5 मिलियन यूनिट के वार्षिक उत्पादन और लगभग 12,{8}} उत्पाद किस्मों के साथ 708 मिलियन स्विस फ़्रैंक का कारोबार हासिल किया। उनके उत्पादों में मुख्य रूप से ब्रशलेस और ब्रश डीसी मोटर, विभिन्न गियरबॉक्स, सेंसर, एनकोडर, सर्वो एम्पलीफायर, स्थिति नियंत्रक, सीआईएम और एमआईएम घटक और ग्राहकों की आवश्यकताओं के अनुरूप कस्टम समाधान शामिल हैं। उनकी कोरलेस मोटरों का व्यास 4-90मिमी और शक्ति 1.2-400 वाट से लेकर होती है। उच्च शक्ति, विस्तृत गति सीमा और लंबी सेवा जीवन के साथ टॉर्क प्रदर्शन उत्कृष्ट है।
फ़ॉल्हाबर (जर्मनी): एक स्वतंत्र पारिवारिक व्यवसाय के रूप में, फ़ॉल्हाबर की ड्राइव तकनीक सटीक इंजीनियरिंग और मोटर प्रौद्योगिकी का एक उत्कृष्ट उदाहरण है। फ़ौल्हाबर के जर्मनी, स्विट्जरलैंड, अमेरिका, रोमानिया और हंगरी में अनुसंधान एवं विकास और उत्पादन केंद्र हैं, जिसका नेटवर्क 30 से अधिक देशों और क्षेत्रों में फैला हुआ है, और 2,300 से अधिक पेशेवर कर्मचारी हैं। उनकी ब्रशलेस कोरलेस मोटर बी-माइक्रो का न्यूनतम आकार 3 मिमी है, और उनकी ब्रशलेस कोरलेस मोटर 0615N1.5S का न्यूनतम आकार 6 मिमी है।
पोर्टेस्केप (स्विट्जरलैंड): 1931 में स्विट्जरलैंड में स्थापित, पोर्टेस्केप ने शुरुआत में घड़ी बनाने के उद्योग पर ध्यान केंद्रित किया और 1959 में लघु मोटर उद्योग में प्रवेश करते हुए क्रांतिकारी कोरलेस रोटर डीसी मोटर EscapTM की शुरुआत की। 2023 में, इसे रीगलरेक्सनॉर्ड द्वारा अधिग्रहित किया गया था। कंपनी के माइक्रो-मोटर उत्पाद चिकित्सा उपकरणों से लेकर विभिन्न औद्योगिक अनुप्रयोगों तक के अंतिम बाजारों की ट्रांसमिशन जरूरतों को पूरा करते हैं।
वीएसडी (चीन): 2011 में स्थापित, वीएसडी तेजी से विकसित हुआ है, शुरुआत में चीन में, और कुछ वर्षों के भीतर, यह तेजी से चीन के अग्रणी माइक्रो-मोटर निर्माताओं में से एक बन गया, जिसने अंतरराष्ट्रीय स्तर पर विस्तार करना शुरू कर दिया। इसने पहले ही मोंटेप्लास्ट, पैनासोनिक और फिलिप्स जैसी जानी-मानी अंतरराष्ट्रीय कंपनियों के साथ सहयोग किया है और विश्वास और प्रशंसा हासिल की है। कंपनी का कुल कारखाना क्षेत्र 10,{4}} वर्ग मीटर से अधिक है, जिसमें ब्रश और ब्रश रहित मोटरों के लिए अलग-अलग उत्पादन सुविधाएं, और सैकड़ों उन्नत स्वचालित मशीनें (उन्नत वाइंडिंग मशीनों सहित), दर्जनों अनुभवी अनुसंधान इंजीनियर और सैकड़ों फ्रंटलाइन कर्मचारी हैं। , प्रतिदिन 200,{6}} मोटरों का उत्पादन करता है।
