الیکٹرک گاڑیوں کے موٹرز کو ٹھنڈا کرنے کا طریقہ: PMSM ڈیزائن میں 31 فیصد کارکردگی میں اضافہ

الیکٹرک گاڑیوں کی ترقی تیزی سے جاری ہے۔ اس تبدیلی نے انجینئرنگ کے ایک بڑے چیلنج کو ابھار دیا ہے۔ پرمیننٹ میگنیٹ سِنکرونس موٹرز میں حرارتی انتظام اب ایک اہم مسئلہ بن گیا ہے۔ جدید ڈرائیو ٹرینز شدید حرارت پیدا کرتی ہیں۔ یہ حرارت اسٹیٹر اور وائنڈنگز پر مرکوز ہوتی ہے۔ اگر اسے مناسب طریقے سے کنٹرول نہ کیا جائے تو انسولیشن خراب ہو جاتی ہے اور مقناطیسی کارکردگی متاثر ہوتی ہے۔ زیادہ درجہ حرارت پر گاڑیوں کی بقائ پذیری کم ہو جاتی ہے۔

روایتی کولنگ کے طریقے اکثر ناکام رہتے ہیں۔ ایئر کولنگ ہائی پاور ایپلیکیشنز کے لیے کافی نہیں ہوتی۔ انڈائریکٹ لیکویڈ کولنگ میں حرارتی مزاحمت پیدا ہوتی ہے۔ مواد کی تہیں ہیٹ سورس اور کولنٹ کے درمیان رکاوٹ بنتی ہیں۔ انجینئرز کو بہتر حل کی ضرورت تھی۔ انہوں نے کمبائنڈ ڈائریکٹ انڈائریکٹ کولنگ سسٹم تیار کیا۔ اس طریقے میں وائنڈنگز پر اندرونی آئل جیٹس استعمال ہوتے ہیں۔ اس کے ساتھ ہی اسٹیٹر کیسنگ کے لیے بیرونی چینلز بھی شامل ہیں۔ مقصد ہاٹ اسپاٹس کو کم کرنا اور کارکردگی برقرار رکھنا ہے۔

آپٹیمائزیشن کے لیے مقابلہ کرنے والے اہداف کے درمیان توازن قائم کرنا ضروری ہے۔ ہمیں کمپوننٹس کے درجہ حرارت کو کم سے کم رکھنا ہے۔ ہمیں ہائیڈرولک پمپنگ پاور بھی کم کرنی ہے۔ ایک حالیہ مطالعے میں ایڈوانسڈ کمپیوٹیشنل فلوئیڈ ڈائنامکس کا استعمال کیا گیا۔ محققین نے 10,000 آر پی ایم پر کام کرنے والی ہائی لوڈ PMSM کا تجزیہ کیا۔ انہوں نے تین اہم متغیرات کا معائنہ کیا۔ ان میں نوزل کا قطر، کولنٹ کا بہاؤ، اور داخل ہونے والے آئل کا درجہ حرارت شامل تھے۔

نتائج نے دلچسپ تضادات ظاہر کیے۔ نوزل کے قطر کو 1.1 ملی میٹر سے بڑھا کر 1.7 ملی میٹر کرنے پر پریشر ڈراپ میں تقریباً 31 فیصد کمی آئی۔ درجہ حرارت میں تبدیلی نہ ہونے کے برابر تھی۔ کولنٹ کے بہاؤ کی شرح میں اضافے سے مختلف فوائد حاصل ہوئے۔ بہاؤ کو 10 لیٹر فی منٹ سے بڑھا کر 20 لیٹر فی منٹ کرنے سے وائنڈنگز کا درجہ حرارت 15 کلوین سے زیادہ گر گیا۔ تاہم ہائیڈرولک مزاحمت 213 فیصد سے زیادہ بڑھ گئی۔ داخل ہونے والے آئل کے درجہ حرارت کو کم کرنے سے تحفظ بہتر ہوا لیکن وسکوسٹی کی وجہ سے پمپنگ پاور میں اضافہ ہوا۔

بہترین متوازن حل تلاش کرنے کے لیے محققین نے آرٹیفیشل نیورل نیٹ ورک کا استعمال کیا۔ انہوں نے اسے NSGA-II الگورتھم اور TOPSIS ڈیسیژن میکنگ فریم ورک کے ساتھ جوڑا۔ بہترین ڈیزائن میں 1.7 ملی میٹر نوزل کا قطر تھا۔ بہاؤ کی شرح 16.59 لیٹر فی منٹ مقرر کی گئی۔ داخل ہونے والے آئل کا درجہ حرارت 15 ڈگری سینٹی گریڈ رہا۔ اس ترتیب سے آئیڈیل ہائیڈرولک پمپنگ پاور میں 31 فیصد کمی واقع ہوئی۔ کمپوننٹس کا درجہ حرارت ہائی فلاؤ بلائنز کے مقابلے میں قابلِ قبول رہا۔

برانچز کے درمیان قدرتی بہاؤ کی تقسیم تقریباً 54 فیصد اور 46 فیصد تھی۔ ان نتائج سے ثابت ہوتا ہے کہ ذہین آپٹیمائزیشن تھرمو ہائیڈرولک کارکردگی کو بہتر بناتا ہے۔ الیکٹرک گاڑیوں کے موٹرز اب زیادہ کمپیکٹ اور توانائی سے بچت والے ہو سکتے ہیں۔ بقائ پذیری برقرار رہتی ہے۔ مستقبل کے کام میں ٹرانزینٹ ڈرائیو سائیکلز کے تحت ماڈلز کی تصدیق کی جائے گی۔ روٹیشنل ڈومین اثرات کو شامل کرکے حکمت عملی کو مزید بہتر بنایا جائے گا۔