ईवी मोटर के प्रकारों की व्याख्या: कौन सी इलेक्ट्रिक मोटर आपकी कार को शक्ति प्रदान करती है?

यदि आप आंतरिक दहन इंजन प्रौद्योगिकी में गहराई से उतरने में रुचि रखते हैं, तो आपको कई अलग-अलग अवधारणाओं के साथ बमबारी करने के लिए तैयार रहना चाहिए। स्वाभाविक रूप से एस्पिरेटेड इंजन, टर्बोचार्ज्ड इंजन, प्रत्यक्ष इंजेक्शन, अप्रत्यक्ष इंजेक्शन, या प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष इंजेक्शन दोनों! पेट्रोल, डीजल, सीएनजी, एलपीजी, एटकिंसन साइकिल, मिलर साइकिल, बुडैक साइकिल, डीजल और ओटो साइकिल (माज़्दा स्काईएक्टिव-एक्स इंजन देखें), फिक्स्ड ज्योमेट्री टर्बो, वेरिएबल ज्योमेट्री टर्बो, ट्विन-स्क्रॉल टर्बो, वेरिएबल कैंषफ़्ट टाइमिंग... सूची चलती रहती है।

यह प्रश्न लगभग स्वतः ही उठता है कि हमारे पास इतने सारे आंतरिक दहन इंजन डिज़ाइन और अवधारणाएँ क्यों हैं? उत्तर सरल है - क्योंकि उनमें से कोई भी दक्षता की दृष्टि से पर्याप्त अच्छा नहीं है। दक्षता में सुधार की तलाश में, इंजीनियरों द्वारा ऑटोमोटिव इतिहास में कई डिज़ाइन पेश किए गए हैं। क्या इस प्रकार के डिज़ाइन इलेक्ट्रिक मोटरों के लिए भी प्रासंगिक हैं? ई-मोबिलिटी में हमारे पास कितने प्रकार की मोटरें होती हैं? उत्तर केवल तीन मुख्य हैं। आइए उनसे परिचित हों.

अतुल्यकालिक प्रेरण मोटर - संक्षिप्त इतिहास पाठ

एसिंक्रोनस इंडक्शन मोटर कोई नई चीज़ नहीं है। इसका आविष्कार दो स्वतंत्र शोधकर्ताओं - एकमात्र निकोला टेस्ला और गैलीलियो फेरारिस द्वारा किया गया है। हालांकि जाहिरा तौर पर इतालवी आविष्कारक ने पहली बार इस मोटर को 1885 में विकसित किया था, निकोला टेस्ला ने सबसे पहले 1888 में पेटेंट दाखिल किया था।

इसमें कोई संदेह नहीं है कि इंडक्शन मोटर का आविष्कार हमारे जीवन को ऊर्जा प्रदान करने के लिए बिजली का उपयोग करने में सबसे बड़ी उपलब्धियों में से एक है। इस मोटर प्रकार को अपनाना इन दिनों इतना व्यापक है कि इसके बिना रोजमर्रा की जिंदगी की कल्पना करना बहुत मुश्किल है। कई विद्युत उपकरण उन मोटरों का उपयोग करते हैं और अधिकांश औद्योगिक मोटरें अतुल्यकालिक प्रेरण प्रकार की होती हैं।

एसिंक्रोनस इंडक्शन मोटर कैसे काम करती है?

सभी इलेक्ट्रिक मोटरों के दो प्रमुख भाग होते हैं। स्थिर भाग को स्टेटर और घूमने वाले भाग को रोटर कहा जाता है। आइए स्टेटर से शुरू करें - आमतौर पर एक स्टील सिलेंडर जिसमें स्लॉट और तांबे के कॉइल होते हैं जो एक विशिष्ट ज्यामिति के साथ बुने जाते हैं। इन कॉइल्स को 3 चरण एसी करंट से आपूर्ति की जाती है जिसे डीसी (बैटरी द्वारा प्रदान किया गया) से पावर इलेक्ट्रॉनिक्स में परिवर्तित किया गया है। यह धारा स्टेटर में एक घूमने वाला चुंबकीय क्षेत्र बनाती है और उस घूमने वाले चुंबकीय क्षेत्र की गति को सिंक्रोनस गति कहा जाता है।

संक्षेप में, यहां बताया गया है कि इस प्रकार की मोटर कैसे काम करती है: एसी वोल्टेज को तांबे के कॉइल (या वाइंडिंग्स) में डाला जाता है और परिणामस्वरूप हमें एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र मिलता है, वह क्षेत्र रोटर में वोल्टेज उत्पन्न करता है जिसके परिणामस्वरूप करंट प्रवाहित होता है। धारा का वह प्रवाह रोटर में अपना स्वयं का घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है जो स्टेटर के चुंबकीय क्षेत्र से पीछे रहता है। दो चुंबकीय क्षेत्रों के बीच का बल जो रोटर को गतिमान करता है, लोरेंत्ज़ बल कहलाता है। फिर रोटर की गति को उचित कमी के माध्यम से कार के पहियों में स्थानांतरित किया जाता है।

इस मोटर को एसिंक्रोनस कहा जाता है क्योंकि रोटर और स्टेटर के घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र सिंक्रनाइज़ नहीं होते हैं। प्रेरण भाग स्टेटर द्वारा प्रेरित घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र, वोल्टेज और वर्तमान से आता है। जब हम त्वरक पेडल दबाते हैं तो रोटर का चुंबकीय क्षेत्र स्टेटर से थोड़ा पीछे हो जाता है। जब हम गति कम करते हैं और मोटर जनरेटर (पुनर्योजी ब्रेकिंग) के रूप में काम करता है, तो रोटर का घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र स्टेटर से आगे होता है। घूमने वाले चुंबकीय क्षेत्र में इस अंतर को "स्लिप" कहा जाता है और यह आमतौर पर मोटर डिज़ाइन के आधार पर 5% तक होता है।

ऑटोमोटिव उद्योग में उपयोग की जाने वाली 3-चरण अतुल्यकालिक प्रेरण मोटर की विशिष्ट दक्षता लगभग 90% है। इसकी मजबूती, सादगी, दीर्घायु और शून्य विदेशी सामग्री आवश्यकताओं के कारण, इस मोटर का उपयोग लगभग विशेष रूप से औद्योगिक प्रक्रियाओं में किया जाता है। इसके अलावा, इसकी अच्छी ओवरलोड विशेषताएँ इसे एक आदर्श ऑन-डिमांड मोटर बनाती हैं और इसीलिए इसे अक्सर AWD इलेक्ट्रिक कारों में फ्रंट मोटर के रूप में उपयोग किया जाता है।

एसिंक्रोनस इंडक्शन मोटर्स का उपयोग करने वाली कुछ कारें हैं: ऑडी ई-ट्रॉन एसयूवी, मर्सिडीज-बेंज ईक्यूसी, टेस्ला मॉडल एस, 3, एक्सएंडयोन फ्रंट एक्सल और वीडब्ल्यू ग्रुप एमईबी कारें फ्रंट एक्सल पर भी उनका उपयोग करती हैं।

तुल्यकालिक स्थायी चुंबक मोटर

एसिंक्रोनस इंडक्शन मोटर्स और सिंक्रोनस स्थायी चुंबक मोटर्स के बीच मूलभूत अंतर वह तरीका है जिससे रोटर और स्टेटर में घूमने वाले चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होते हैं और परस्पर क्रिया करते हैं। सिंक्रोनस स्थायी चुंबक मोटर्स में, एक देशी घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र होता है, जो रोटर में स्थायी चुंबक (इसलिए मोटर का नाम) द्वारा बनाया जाता है। इन मोटरों में रोटर और स्टेटर के घूमने वाले चुंबकीय क्षेत्र लॉक होते हैं और कोई स्लिप नहीं होती है।

रोटर में स्थायी चुंबक प्रमुख तत्वों में से एक हैं जो बिजली घनत्व को बढ़ाते हैं और मोटर की दक्षता में सुधार करते हैं। बढ़ी हुई बिजली घनत्व का मतलब कम मात्रा में उच्च शक्ति है, यही कारण है कि स्थायी चुंबक मोटर्स का उपयोग विशेष रूप से पीएचईवी में किया जाता है। इन वाहनों में इलेक्ट्रिक मोटर गियरबॉक्स में स्थित होती है और जगह की सीमाएं होती हैं।

स्थायी चुम्बक दुर्लभ पृथ्वी सामग्री से बनाए जाते हैं और उनमें से अधिकांश पर चीन का नियंत्रण है। खनन प्रक्रिया के नैतिक पहलुओं के बारे में प्रश्न हैं और इसी कारण से, कई निर्माता अपने मोटरों में इन सामग्रियों के उपयोग को कम करने का प्रयास करते हैं। फिर भी, सिंक्रोनस स्थायी चुंबक मोटर दक्षता का राजा है - यह 94-95% तक पहुंच सकती है और जब कार में केवल एक मोटर होती है, तो इस प्रकार की मोटर का उपयोग किया जाता है।

स्थायी चुंबक मोटर्स का उपयोग हुंडई Ioniq 5, किआ EV6, टेस्ला मॉडल S, 3, XandYon रियर एक्सल में किया जाता है। वीडब्ल्यू ग्रुप एमईबी कारों में इन्हें रियर एक्सल पर भी इस्तेमाल किया जाता है, जगुआर आई-पेस, ऑडी ई-ट्रॉन जीटी, और पोर्शे टाय जैसे कुछ नाम गिनाए जा सकते हैं।

सिंक्रोनस मोटर जो विद्युत रूप से उत्तेजित होती है

स्थायी-चुंबक तुल्यकालिक मोटर्स उच्चतम दक्षता प्रदान करते हैं, फिर भी दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों पर उनकी निर्भरता चिंता पैदा करती है। इसे संबोधित करने के लिए, बीएमडब्ल्यू, रेनॉल्टग्रुप और स्मार्ट जैसे निर्माताओं ने हाइब्रिड मोटर आर्किटेक्चर-सिंक्रोनस मोटर्स की ओर रुख किया है जो दुर्लभ-पृथ्वी मैग्नेट पर निर्भर नहीं हैं।

ये मशीनें कैसे संचालित होती हैं? फ्लक्स उत्पन्न करने के लिए रोटर में स्थायी चुम्बकों का उपयोग करने के बजाय, वे ब्रश और स्लिप रिंग का उपयोग करते हैं। बीएमडब्ल्यू के अनुसार, इस प्रकार की मोटर 93% तक की दक्षता प्रदान करती है, जो स्थायी-चुंबक मोटर्स की दक्षता के बहुत करीब है। हालाँकि यह अवधारणा आशाजनक लगती है, ब्रशों को शामिल करने का मतलब है कि अंततः उन्हें प्रतिस्थापन की आवश्यकता होगी। उम्मीद है, इस मोटर प्रकार को विकसित करने वाले निर्माता पर्याप्त लंबी सेवा जीवन वाले ब्रश का चयन करेंगे।

यह मोटर डिज़ाइन BMW iX3, iX और i4 में नियोजित है; रेनॉल्ट मेगनई‑टेक; और स्मार्ट ईक्यू।