मोटर स्थिरांक गति-नियंत्रण अनुप्रयोगों में डीसी मोटरों के चयन में सहायक होता है। ब्रशयुक्त और ब्रशरहित डीसी मोटरें शक्ति-संवेदनशील या दक्षता-केंद्रित अनुप्रयोगों में एक अच्छा विकल्प हैं।

कई बार, डीसी मोटर या जनरेटर डेटा शीट में मोटर स्थिरांक Km शामिल होता है, जो टॉर्क संवेदनशीलता को वाइंडिंग प्रतिरोध के वर्गमूल से विभाजित करने पर प्राप्त होता है। अधिकांश डिज़ाइनर इस अंतर्निहित मोटर गुण को केवल मोटर डिज़ाइनर के लिए उपयोगी एक गूढ़ गुणधर्म मानते हैं, जिसका डीसी मोटर चुनने में कोई व्यावहारिक मूल्य नहीं है।

लेकिन Km, डीसी मोटर के चयन में होने वाली पुनरावृत्ति प्रक्रिया को कम करने में मदद कर सकता है क्योंकि यह आमतौर पर किसी दिए गए केस या फ्रेम आकार की मोटर में वाइंडिंग से स्वतंत्र होता है। यहाँ तक कि आयरनलेस डीसी मोटरों में भी, जहाँ Km वाइंडिंग पर निर्भर करता है (कॉपर फिल फैक्टर में भिन्नता के कारण), यह चयन प्रक्रिया में एक ठोस उपकरण बना रहता है।

चूँकि Km सभी परिस्थितियों में विद्युत-यांत्रिक उपकरण में होने वाली हानियों को संबोधित नहीं करता, इसलिए उन हानियों को संबोधित करने के लिए न्यूनतम Km गणना की गई राशि से अधिक होना चाहिए। यह विधि एक अच्छी वास्तविकता जाँच भी है क्योंकि यह उपयोगकर्ता को इनपुट और आउटपुट दोनों शक्तियों की गणना करने के लिए बाध्य करती है।

मोटर स्थिरांक किसी मोटर या जनरेटर की मूलभूत विद्युत-यांत्रिक प्रकृति को दर्शाता है। पर्याप्त शक्तिशाली केस या फ्रेम आकार निर्धारित करने के बाद, उपयुक्त वाइंडिंग का चयन करना आसान होता है।

मोटर स्थिरांक Km को इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

किमी = केटी/आर0.5

सीमित शक्ति उपलब्धता और मोटर शाफ्ट पर आवश्यक ज्ञात टॉर्क वाले डीसी मोटर अनुप्रयोग में, न्यूनतम Km निर्धारित किया जाएगा।

किसी दिए गए मोटर अनुप्रयोग के लिए न्यूनतम किलोमीटर होगा:

किमी = टी / (पिन - पाउट)0.5

मोटर में प्रवाहित होने वाली शक्ति धनात्मक होगी। पिन केवल धारा और वोल्टेज का गुणनफल है, बशर्ते कि उनके बीच कोई कलांत परिवर्तन न हो।

पिन = वीएक्सआई

मोटर से निकलने वाली शक्ति धनात्मक होगी, क्योंकि यह यांत्रिक शक्ति प्रदान करती है तथा यह घूर्णन गति और टॉर्क का गुणनफल है।

POUT = ω XT

गति-नियंत्रण के एक उदाहरण में गैन्ट्री-प्रकार का ड्राइव तंत्र शामिल है। इसमें 38 मिमी व्यास वाली कोरलेस डीसी मोटर का उपयोग किया गया है। एम्पलीफायर में कोई बदलाव किए बिना स्लीव स्पीड को दोगुना करने का निर्णय लिया गया है। मौजूदा ऑपरेटिंग पॉइंट 33.9 mN-m (4.8 औंस-इंच) और 2,000 आरपीएम (209.44 रेडियन/सेकंड) है और इनपुट पावर 1 A पर 24 V है। इसके अलावा, मोटर के आकार में कोई वृद्धि स्वीकार्य नहीं है।

नया ऑपरेटिंग पॉइंट दोगुनी गति और समान टॉर्क पर होगा। त्वरण समय, गति समय का एक नगण्य प्रतिशत है, और स्लीव गति महत्वपूर्ण पैरामीटर है।

न्यूनतम किमी की गणना

किमी = टी / (पिन - पाउट)0.5

किमी = 33.9 X 10-3 एनएम / (24 VX 1A -

418.88 रेडियन/सेकंड X 33.9 X 10-3 एनएम) 0.5

किमी = 33.9 X 10-3 एनएम / (24 डब्ल्यू – 14.2 डब्ल्यू) 0.5

किमी = 10.83 X 10-3 एनएम/√W

टॉर्क स्थिरांक और वाइंडिंग प्रतिरोध की सहनशीलता को ध्यान में रखें। उदाहरण के लिए, यदि टॉर्क स्थिरांक और वाइंडिंग प्रतिरोध की सहनशीलता ±12% है, तो Km सबसे खराब स्थिति होगी:

केएमडब्ल्यूसी = 0.88 केटी/√(आरएक्स 1.12) = 0.832 किमी

या ठंडी वाइंडिंग के साथ नाममात्र मूल्यों से लगभग 17% नीचे।

वाइंडिंग को गर्म करने से Km और कम हो जाएगा क्योंकि तांबे की प्रतिरोधकता लगभग 0.4%/°C बढ़ जाती है। और समस्या को और बढ़ाने के लिए, बढ़ते तापमान के साथ चुंबकीय क्षेत्र का क्षीणन भी होगा। स्थायी चुंबक सामग्री के आधार पर, 100°C तापमान वृद्धि के लिए यह 20% तक हो सकता है। 100°C चुंबक तापमान वृद्धि के लिए 20% क्षीणन फेराइट चुंबकों के लिए है। नियोडिमियम-बोरॉन-लोहे में यह 11% और सैमेरियम कोबाल्ट में लगभग 4% है।

दिलचस्प बात यह है कि समान यांत्रिक इनपुट शक्ति के लिए, यदि लक्ष्य 88% दक्षता है, तो न्यूनतम किलोमीटर 1.863 Nm/√W से बढ़कर 2.406 Nm/√W हो जाएगा। यह समान वाइंडिंग प्रतिरोध लेकिन 29% अधिक टॉर्क स्थिरांक के बराबर है। जितनी अधिक दक्षता वांछित होगी, उतने ही अधिक किलोमीटर की आवश्यकता होगी।

यदि मोटर अनुप्रयोग के मामले में अधिकतम उपलब्ध धारा और सबसे खराब स्थिति टॉर्क लोड ज्ञात है, तो निम्नतम स्वीकार्य टॉर्क स्थिरांक की गणना करें

केटी = टी/आई

पर्याप्त किलोमीटर प्रति सेकंड (Km) वाला मोटर परिवार ढूँढ़ने के बाद, ऐसी वाइंडिंग चुनें जिसका टॉर्क स्थिरांक न्यूनतम से थोड़ा ज़्यादा हो। फिर यह निर्धारित करना शुरू करें कि क्या वाइंडिंग, सहनशीलता और अनुप्रयोग प्रतिबंधों के सभी मामलों में, संतोषजनक प्रदर्शन करेगी।

स्पष्ट रूप से, शक्ति-संवेदनशील मोटर और दक्षता-चुनौतीपूर्ण जनरेटर अनुप्रयोगों में न्यूनतम किलोमीटर का निर्धारण करके मोटर या जनरेटर का चयन करने से चयन प्रक्रिया में तेज़ी आ सकती है। इसके बाद अगला कदम एक उपयुक्त वाइंडिंग का चयन करना और यह सुनिश्चित करना होगा कि सभी अनुप्रयोग पैरामीटर और मोटर/जनरेटर सीमाएँ स्वीकार्य हों, जिसमें वाइंडिंग-सहिष्णुता संबंधी विचार भी शामिल हैं।

विनिर्माण सहनशीलता, तापीय प्रभावों और आंतरिक हानियों के कारण, किसी को हमेशा अनुप्रयोग की आवश्यकता से कुछ बड़ा Km चुनना चाहिए। एक निश्चित मात्रा में अक्षांश की आवश्यकता होती है क्योंकि व्यावहारिक दृष्टिकोण से वाइंडिंग विविधताओं की अनंत संख्या उपलब्ध नहीं है। Km जितना बड़ा होगा, किसी दिए गए अनुप्रयोग की आवश्यकताओं को पूरा करने में वह उतना ही अधिक सक्षम होगा।

सामान्यतः, 90% से अधिक व्यावहारिक दक्षताएँ लगभग असंभव हो सकती हैं। बड़ी मोटरों और जनरेटरों में यांत्रिक हानियाँ अधिक होती हैं। यह बेयरिंग, वायु-प्रवाह और हिस्टैरिसीस तथा भंवर धाराओं जैसी विद्युत-यांत्रिक हानियों के कारण होती है। ब्रश-प्रकार की मोटरों में यांत्रिक विनिमय प्रणाली से भी हानियाँ होती हैं। कीमती धातु विनिमय के मामले में, जो कोर-रहित मोटरों में प्रचलित है, हानियाँ अत्यंत कम हो सकती हैं, बेयरिंग हानियों से भी कम।

आयरनलेस डीसी मोटर और जनरेटर के ब्रश डिज़ाइन में लगभग कोई हिस्टैरिसिस और भंवर धारा हानि नहीं होती। ब्रशलेस संस्करणों में, ये हानियाँ, हालाँकि कम होती हैं, फिर भी मौजूद होती हैं। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि चुंबक आमतौर पर चुंबकीय परिपथ के पिछले लोहे के सापेक्ष घूमता रहता है। इससे भंवर धारा और हिस्टैरिसिस हानियाँ उत्पन्न होती हैं। हालाँकि, ब्रशलेस डीसी संस्करण भी होते हैं जिनमें चुंबक और पिछला लोहा एक साथ गति करते हैं। इन मामलों में, हानियाँ आमतौर पर कम होती हैं।