Hairpin technology
हेयरपिन तकनीक विद्युत मोटरों और जनरेटरों में स्टेटर के लिए एक घुमावदार तकनीक है और इसका उपयोग विद्युत वाहनों में कर्षण अनुप्रयोगों के लिए भी किया जाता है। पारंपरिक घुमावदार तकनीकों के विपरीत, हेयरपिन तकनीक ठोस, सपाट तांबे की पट्टियों पर आधारित है जिन्हें स्टेटर स्टैक में डाला जाता है। इन तांबे की छड़ें, जिन्हें हेयरपिन के रूप में भी जाना जाता है, में एक यू-आकार में मुड़े हुए ताम्बे के तार होते हैं, जो हेयरपिन की ज्यामिति के समान होते हैं। यू-आकार वाले हेयरपिन के अलावा, बार वाइंडिंग के दो अन्य प्रकार हैं, तथाकथित आई-पिन तकनीक और निरंतर हेयरपिन वाइंडिंग की अवधारणा। आई-पिन सीधे तांबे के तार के तत्व होते हैं जिन्हें स्टेटर स्लॉट में डाला जाता है। हेयरपिन के विपरीत, ये पिन ढेर में डालने से पहले मुड़े नहीं होते हैं। हालांकि, स्टेटर के दोनों तरफ संपर्क करना आवश्यक है। निरंतर हेयरपिन वाइंडिंग की अवधारणा में, तथाकथित वाइंडिंग मैट का उत्पादन किया जाता है और बाद में आंतरिक व्यास से ढेर में डाला जाता है। हेयरपिन स्टेटर का उपयोग आमतौर पर तुल्यकालिक मशीनों के लिए किया जाता है। स्टेटर संरचना एक हेयरपिन स्टेटर की संरचना पारंपरिक स्टेटर से केवल घुमावदार प्रणाली के प्रकार में भिन्न होती है-स्टेटर के अन्य घटकों में थोड़ा बदलाव किया जाता है। चादरों के ढेर में अलग-अलग चादरों की कई परतें होती हैं, जिनमें से प्रत्येक एक पतली परत द्वारा अछूती होती है। आवास एक अन्य उप-घटक है जिसमें आम तौर पर संशोधन की आवश्यकता नहीं होती है। पारंपरिक वाइंडिंग तकनीक के पतले, गोल तार को तांबे की पट्टियों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जो स्लॉट ज्यामिति में बेहतर रूप से फिट होते हैं और इसलिए नियमित वाइंडिंग की तुलना में उच्च स्लॉट-भरने की डिग्री प्रदान करते हैं। आवश्यक वाइंडिंग योजना बनाने के लिए, वेल्डिंग से पहले हेयरपिन के मुक्त सिरों को मोड़ दिया जाता है। पूरे स्टेटर के लिए गर्भाधान प्रक्रिया के अलावा, जो पारंपरिक रूप से घाव वाले स्टेटर के लिए भी आवश्यक है, हेयरपिन के सिरों पर इन्सुलेशन राल की एक परत लगाई जाती है। विनिर्माण हेयरपिन स्टेटर प्रक्रिया श्रृंखला एक अप्रत्यक्ष वाइंडिंग दृष्टिकोण पर आधारित है। ठोस क्रॉस सेक्शन के कारण, हेयरपिन को वास्तविक असेंबली प्रक्रिया से पहले उनकी अंतिम ज्यामिति में आकार दिया जा सकता है। पारंपरिक स्टेटर उत्पादन के विपरीत, जिसमें वाइंडिंग-आधारित असेंबली प्रक्रियाएं प्रबल होती हैं, एक गठन प्रक्रिया लागू की जाती है। उत्पादन को 4 चरणों में विभाजित किया जा सकता हैः हेयरपिन पहली प्रक्रिया में, एक सपाट तांबे के तार, जिसे आमतौर पर पहले से ही तामचीनीकृत किया जाता है, को लगातार खोला जाता है और अवशिष्ट वक्रता और तनाव को कम करने के लिए कई चरणों में सीधा किया जाता है। तांबे की वेल्डिंग की तैयारी में बाद के प्रक्रिया चरण में समाप्त होता है, इस इन्सुलेशन को आंशिक रूप से हटा दिया जाता है। लेजर-आधारित और यांत्रिक प्रक्रियाएँ संभव हैं। हेयरपिन तार को लंबाई में काटा जाता है और अलग-अलग क्रम में मुड़ा हुआ होता है। हेयरपिन एक त्रि-आयामी ज्यामिति में या तो एक एकल-चरण प्रक्रिया में विशेष सी. एन. सी. झुकने वाले उपकरण का उपयोग करके या कई चरणों में बनते हैं जिसमें एक डाई झुकने की प्रक्रिया एक घुमक्कड़ झुकने की प्रक्रिया का अनुसरण करती है। असेंबली और ट्विस्टिंग नेक्स्ट पिन को स्टेटर स्टैक में डाला जाता है। प्रविष्टि प्रक्रिया घुमावदार सिर ज्यामिति में अतिव्यापी द्वारा सीमित है। हेयरपिन आमतौर पर एक असेंबली घोंसले में पहले से इकट्ठा होते हैं। अलग-अलग पिन को वाइंडिंग योजना के अनुसार व्यवस्थित किया जाता है। सामान्य तौर पर, एक एकल हेयरपिन स्टेटर 3-16 विभिन्न हेयरपिन ज्यामिति का उपयोग करता है। स्टेटर स्लॉट को इन्सुलेशन पेपर के साथ पंक्तिबद्ध किया जाता है ताकि वाइंडिंग सिस्टम को स्टेटर के शीट स्टैक की जमीनी क्षमता से अलग किया जा सके। अगले संयोजन चरण में, हेयरपिन टोकरी को स्टेटर स्टैक में अक्षीय रूप से डाला जाता है। सम्मिलन का समर्थन करने के लिए हेयरपिन को कभी-कभी काटने की प्रक्रिया के दौरान चैंफर्स से सुसज्जित किया जाता है-ग्रिपर स्थिति की सटीकता में सुधार कर सकते हैं। हेयरपिन सिरों की प्रत्येक परत को घुमावदार योजना के अनुसार मोड़ा जाता है। संबद्ध घूर्णन के दौरान उपकरण को ऊंचाई क्षतिपूर्ति के लिए अक्षीय दिशा में ले जाना पड़ता है। अक्षीय अभिगम्यता सुनिश्चित करने के लिए हेयरपिन के सिरों को प्रारंभिक चरण में रेडियल रूप से उजागर किया जाना चाहिए। वेल्डिंग और इंटरकनेक्शन इसके बाद, वाइंडिंग योजना बनाने के लिए हेयरपिन के सिरों को एक दूसरे के साथ विद्युत रूप से संपर्क किया जाता है। लेजर का उपयोग करके, हेयरपिन के सिरों को आंशिक रूप से पिघलाया जाता है और जोड़ा जाता है। एक इष्टतम वेल्डिंग प्रक्रिया को सजातीय वेल्ड ज्यामिति के साथ-साथ न्यूनतम थर्मल इनपुट द्वारा चिह्नित किया जाता है। दोहराए जाने योग्य वेल्डिंग रणनीतियों के लिए स्टेटर को एक स्थिर स्थिति बनाए रखने की आवश्यकता होती है। हेयरपिन छोर की सापेक्ष ऊंचाई और पार्श्व ऑफसेट वेल्डिंग दोष का कारण बन सकते हैं। इन्हें सुधारात्मक प्रक्रियाओं द्वारा रोका जा सकता है जो ऊपर की ओर की प्रक्रियाओं के भीतर सटीक सहिष्णुता पर निर्भर हैं। फेज जंप और पूरे वाइंडिंग का मुख्य विद्युतचालक कनेक्शन संयोजक तत्वों या संयोजनों के माध्यम से किया जा सकता है जो वेल्डेड हेयरपिन सिरों से जुड़ते हैं। यह लेजर वेल्डिंग के माध्यम से भी किया जा सकता है। इंटरकनेक्शन तत्वों के उदाहरण संपर्क रिंग, टर्मिनल और पुल हैं। इन्सुलेशन वाइंडिंग प्रक्रिया के बाद, वेल्डेड तांबे के सिरों को फिर से इन्सुलेट किया जाता है और पूरे स्टेटर को इम्प्रेग्नेटेड किया जाता है। पाउडर कोटिंग या पॉलीयुरेथेन-आधारित रेजिन का उपयोग आमतौर पर तांबे के सिरों को इन्सुलेट करने के लिए किया जाता है। आमतौर पर, डुबकी, ट्रिकलिंग या पॉटिंग प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाता है। गर्भाधान प्रक्रिया पारंपरिक स्टेटरों के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया से बहुत कम भिन्न होती है, जैसे कि डुबकी या ट्रिकलिंग प्रक्रियाएँ। गर्भाधान का उद्देश्य स्टेटर को तापीय, विद्युत, परिवेशी और यांत्रिक प्रभावों से बचाना है। परीक्षण उत्पादन प्रक्रिया के दौरान विभिन्न प्रकार के परीक्षण किए जाते हैं। स्टेटर के कार्य-और सुरक्षा-प्रासंगिक गुणों को सुनिश्चित करना एक प्रमुख उद्देश्य है। सामान्य परीक्षण हैंः आंशिक निर्वहन परीक्षण वृद्धि वोल्टेज परीक्षण प्रतिरोध परीक्षण ज्यामितीय परीक्षण चुनौती विशेष रूप से कर्षण ड्राइव में, एक प्रमुख कार्यान्वयन चुनौती प्रक्रिया विश्वसनीयता है, विशेष रूप से झुकने और वेल्डिंग प्रक्रियाएं। झुकने की प्रक्रिया को इन्सुलेशन को नुकसान नहीं पहुंचाना चाहिए और वास्तव में आवश्यक ज्यामिति से मेल खाना चाहिए। गलत तरीके से वेल्डेड हेयरपिन के छोर बिजली के नुकसान का कारण बन सकते हैं-और संभवतः एक गैर-कार्यशील स्टेटर। प्रमुख लक्ष्य पैरामीटर स्टेटर स्लॉट के भीतर उच्च भरने वाले कारक और एक छोटा घुमावदार सिर हैं। आयताकार और बढ़े हुए कंडक्टर क्रॉस सेक्शन के कारण, भरने के कारक 73 प्रतिशत तक पहुंच सकते हैं (पारंपरिक रूप से घाव वाले स्टेटर में 45-50% की तुलना में काफी अधिक)। एक छोटा घुमावदार सिर सापेक्ष सक्रिय सामग्री को बढ़ाता है और इस प्रकार वह अनुपात जो बिजली उत्पन्न करता है। हालांकि, हेयरपिन के बड़े क्रॉस सेक्शन के परिणामस्वरूप अतिरिक्त विद्युत नुकसान हो सकता है, उदाहरण के लिए, त्वचा प्रभाव जैसे वर्तमान विस्थापन प्रभावों के कारण। मोटर वाहन उद्योग नियतात्मक असेंबली प्रक्रियाओं, अच्छे गति-टॉर्क व्यवहार और उच्च भरने वाले कारकों के कारण, हेयरपिन प्रौद्योगिकी ने मोटर वाहन अनुप्रयोगों के लिए अपील प्राप्त की है। इसके अतिरिक्त, हेयरपिन उत्पादन प्रक्रिया स्वचालन के लिए उपयुक्त है। नतीजतन, चक्र का कम समय और बढ़ती मात्रा उत्पादन लागत को कम करती है। ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों में हेयरपिन तकनीक का तेजी से उपयोग किया जा रहा है। हेयरपिन तकनीक वाला पहला उत्पादन वाहन 2008 जनरल मोटर्स शेवरले ताहो हाइब्रिड था जिसमें जी. एम. के 2एम. एल. 70 "2मोड" संचरण में इस स्टेटर निर्माण के साथ 2 मोटर थे। वोक्सवैगन समूह अपने इलेक्ट्रिक वाहनों में हेयरपिन स्टेटर पर निर्भर करता है, जिसमें आईडी. 3, आईडी. 4, ऑडी ई-ट्रॉन जीटी और पोर्श टेकन शामिल हैं। बीएमडब्ल्यू आईएक्स3 कंपनी का पहला वाहन है जिसमें हेयरपिन स्टेटर लगाए गए हैं। 2021 में, जनरल मोटर्स ने अपनी नई मोटर लाइन अप का अनावरण किया जिसमें हाइब्रिड अनुप्रयोगों के लिए 64 किलोवाट एएसएम और हमर ईवी में 255 किलोवाट पीएसएम शामिल है। 2023 में, टेस्ला ने घोषणा की कि उसकी अगली पीढ़ी की मोटर में हेयरपिन का उपयोग किया जाएगा। अनुसंधान सरकार और उद्योग हेयरपिन प्रौद्योगिकी अनुसंधान परियोजनाओं का वित्तपोषण कर रहे हैं। इनमें शामिल हैंः प्रो-ई-ट्रैक्शन (उत्पादन, बीएमडब्ल्यू एजी) हैपीप्रो2 (उत्पादन, आरडब्ल्यूटीएच आचेन विश्वविद्यालय का पीईएम) एएनएसटीएएचए (उत्पादन, कार्लस्रुहे प्रौद्योगिकी संस्थान) आईपीएएनईएमए (मशीन लर्निंग, एपीआई हार्ड-और सॉफ्टवेयर जीएमबीएच) किप्रेमो (आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस, एफएयू एर्लानजेन-नूर्नबर्ग के एफएपीएस) कीकोसा (आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस, एफएयू एर्लानजेन-नूर्नबर्ग के एफएपीएस) आगे पढ़ने के लिए कैंपर/स्नेटर/वल्लीः इलेक्ट्रोमोबिलिटेट। 2nd रेव. संस्करण, 2018, स्प्रिंगर बर्लिन हीडलबर्ग, ग्लेसेल, टोबियासः प्रोजेस्केटन ज़म लेजरस्ट्रालश्वेइसेन वॉन फ्लैक्लेइटरबेसियरटेन फॉर्मस्प्यूलेनविकलंजेन फर ऑटोमोबाइल ट्रैक्शनसेंट्रीब। एफ. ए. यू. ने मास्चिनेनबाउ बैंड 354 का अध्ययन किया। जुलाई 2020, एर्लानजेन, एफ. ए. यू. यूनिवर्सिटी प्रेस, वी. डी. एम. ए./रासमनः प्रोडक्शंसप्रोज़ेस इन हेयरपिन-स्टेटर्स। पहला संस्करण, अक्टूबर 2019, संदर्भ बाहरी लिंक वी. डी. एम. ए.: हेयरपिन स्टेटर शेफलर ई-ड्राइव प्लेटफ़ॉर्म की उत्पादन प्रक्रियाः हेयरपिन स्टेटर इलेक्ट्रिक मोटर्स के लाभ और नुकसान