சந்தையில் பல இருசக்கர மின்னூர்திகளிலும் மூன்று சக்கர மின்னூர்திகளிலும் நேர்மின் தொடியற்ற மோட்டார்கள் (Brushless DC Motor – BLDC) பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இவை எவ்வாறு வேலை செய்கின்றன என்று புரிந்து கொள்வதற்கு முதலில் நேர்மின் தொடி மோட்டார் அடிப்படையைப் பார்ப்போம்.
நேர்மின் தொடி மோட்டார் (Brushed DC Motor)
இவற்றில் சுற்றகத்தில் (rotor) கம்பிச்சுற்றுகளும் நிலையகத்தில் (stator) நிலைக்காந்தங்களும் இருக்கும். சுழலும் மின்திசைமாற்றிக்குத் (commutator) தொடிகள் மின்சாரத்தை வழங்குகின்றன. இதனால் சுற்றகம் (rotor) மின்காந்தமாகிச் (electromagnet) சுழல்கிறது. மின்திசைமாற்றி என்பது ஒரு சுழலும் மின் சுவிட்ச் ஆகும். இது குறிப்பிட்ட கோணத்தை அடைந்தவுடன் மின்னோட்டத்தின் திசையை மாற்றும். இதன் விளைவாகச் சுழலி தொடர்ந்து அதே திசையில் ஓடும். மோட்டார் ஓடும்போது தொடிகளும் மின்திசைமாற்றியும் தொடர்ந்து உராய்ந்து கொண்டு இருப்பதால் தொடிகள் தேய்ந்து போகின்றன. இவற்றை அவ்வப்போது மாற்றவேண்டி வருவதால் பராமரிப்புச் செலவு அதிகம். எடுத்துக்காட்டாக, நாம் பல பத்தாண்டுகளாகப் பயன்படுத்தி வரும் மின் கவைத்தூக்கி வண்டிகளில் (electric forklift trucks) இந்த மாதிரி மோட்டார்தான் இருக்கும்.
நேர்மின் தொடியற்ற மோட்டார்
நேர்மின் தொடியற்ற மோட்டாரும் நேர்மின் தொடி மோட்டாரும்
இவற்றில் சுழலி (rotor) நிலைக்காந்தம் (permanent magnet) என்பதால் அதற்கு மின்னோட்டம் கொடுக்கத் தேவையில்லை. ஆகவே தொடியும் தேவையில்லை. தொடிக்குப் பதிலாக மின்னணு மின்திசைமாற்றியைப் பயன்படுத்துகிறோம். மின்னோட்டத்தினால் நிலையக (stator) கம்பிச்சுற்றுகள் மின்காந்த துருவங்களை உருவாக்குகின்றன. நிலையகத்தில் ஒரு சுழலும் மின்காந்தப்புலம் உருவாக்கப்பட்டு, சுற்றகத்தின் நிரந்தர காந்தங்களை ஈர்க்கிறது. சுற்றகக் கோண நிலை தகவலின் அடிப்படையில் தொடர்ந்து சுழலுமாறு சுழலும் காந்தப்புலம் உருவாக்கப்படுகிறது. சுற்றகக் கோண நிலையின் படி, சுழற்சியைப் பெற நிலையகத்தின் கம்பிச்சுற்றுகளுக்குத் தேவையான வரிசையில் மின்னோட்டம் கொடுக்கப்படுகிறது.
நேர்மின் தொடியற்ற மோட்டாரின் சிறப்பியல்புகள்
முக்கியமாக BLDC மோட்டார்களில் தொடி (brush) கிடையாது. ஆகவே தேய்மானம் கிடையாது, இரைச்சல் குறைவு, ஆயுளும் அதிகம். ஒரு பெரிய நன்மை இவற்றின் செயல்திறன். ஏனெனில் இந்த மோட்டார்களால் அதிகபட்ச முறுக்கு விசையில் தொடர்ந்து இயங்க முடியும். இரண்டாவது பெரிய நன்மை, இவற்றைப் பின்னூட்ட வழிமுறைகளைப் (feedback mechanisms) பயன்படுத்திக் கட்டுப்படுத்தலாம். நம் வேலைக்குத் தேவையான முறுக்கு விசையையும் (torque) சுழற்சி வேகத்தையும் இவை துல்லியமாக வழங்குகின்றன. ஆகவே மின்சாரம் வீணாவதில்லை, சூடாவதும் குறைவு. இதன் விளைவாக மின்கலத்தின் ஆயுளையும் நீட்டிக்கிறது.
ஹால் உணரி (Hall Effect sensor)
சுற்றகத்தின் கோணம் (rotor angle) பற்றிய பின்னூட்டம் மோட்டாரைக் கட்டுப்படுத்துவதற்குத் தேவைப்படுகிறது. இதை மின்னோட்டம் (current) மற்றும் மின்னழுத்தப் (voltage) பின்னூட்டத்திலிருந்து மதிப்பிடலாம் அல்லது உணரிகளிடமிருந்து நேரடியாகப் பெறலாம். இந்த வேலைக்கு ஹால் உணரிகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. உணரிகளைப் பயன்படுத்தினால் சுற்றகத்தின் கோணம் கட்டுப்பாட்டு அமைப்புக்குத் (controller) துல்லியமாகக் கிடைக்கும், ஆனால் செலவு அதிகம்.
ஊர்தியைப் பின்செலுத்தல் (reversing)
பெட்ரோல் டீசல் ஊர்திகளில் எஞ்சின் ஒரே திசையில்தான் சுழன்று கொண்டிருக்கும். ஊர்தியைப் பின்செலுத்த வேண்டுமானால் உரசிணைப்பியைப் (clutch) பயன்படுத்தி எஞ்சினிலிருந்து சக்கரங்களின் தொடர்பை முதலில் விடுவித்துவிட்டுப் பின்னர் பின்செலுத்தல் பல்லிணையை (reverse gear) இணைக்கிறோம். ஆனால் மின்னூர்திகளில் மோட்டார் எப்போதுமே சக்கரத்துடன் இணைந்துதான் இருக்கும். ஊர்தியைப் பின்செலுத்த வேண்டுமானால் மோட்டாரை எதிர்ப்புறம் சுழலச் செய்யவேண்டும். மாறுமின் மோட்டார்களில் நேர்மாறாக்கியில் இரண்டு அலைகளின் வரிசை முறையை மாற்றுவதன் மூலம் மோட்டார் பின்னோக்கிச் சுழல்வதை எளிதாகச் செயல்படுத்தலாம். ஆனால் நேர்மின் மோட்டார்களில் இதை மாற்றுவது மிகவும் சிக்கலானது. மோட்டார் கட்டுப்படுத்தியில் திறன் மின்னணு சாதனங்களையும் மென்பொருளையும் வடிவமைத்து இதைச் செயல்படுத்தவேண்டும்.
நன்றி
இத்தொடரில் அடுத்த கட்டுரை: மாறுமின் தூண்டல் மோட்டார்
மின்கலத்தின் நேர்மின்சாரத்தை (DC) மூன்றலை மாறுமின்சாரமாக (3-phase AC) மாற்ற வேண்டும். நழுவல் (slip). ஏன் மாறும் அலைவெண் (variable frequency)? புலம் சார்ந்த கட்டுப்பாடும் நேரடி முறுக்குவிசைக் கட்டுப்பாடும். ஊர்தியைப் பின்செலுத்தல் (reversing).