इलेक्ट्रिक वाहनों का हृदय: ईवी मोटर प्रकार और प्रौद्योगिकी विकास के लिए एक व्यापक मार्गदर्शिका

इलेक्ट्रिक वाहनों पर चर्चा करते समय, बैटरी रेंज अक्सर केंद्र में आ जाती है। हालाँकि, वाहन की असली आत्मा, वह घटक जो विद्युत ऊर्जा को चलाने की शक्ति में परिवर्तित करता है, उसकी इलेक्ट्रिक मोटर है। पिछली शताब्दी में आंतरिक दहन इंजनों की सापेक्ष एकरूपता के विपरीत, इलेक्ट्रिक वाहन परिदृश्य विविध और प्रतिस्पर्धी प्रौद्योगिकियों की एक परिष्कृत तस्वीर प्रस्तुत करता है। तो, "ईवी में किस प्रकार की मोटरों का उपयोग किया जाता है?" इसका उत्तर इंजीनियरिंग ट्रेड-ऑफ के मैट्रिक्स से पैदा हुआ एक विकल्प है - दक्षता, लागत, प्रदर्शन और स्थिरता मिलकर इस तकनीकी सिम्फनी की रचना करते हैं। यह लेख मुख्यधारा और उभरती ईवी मोटर प्रौद्योगिकियों का गहन विश्लेषण प्रदान करेगा और आपको गहन अन्वेषण के लिए एक पेशेवर मंच पर मार्गदर्शन करेगा: ​www.pumbaaev.com.

​I. तकनीकी आधार: दो मुख्यधारा ईवी मोटर्स के कार्य सिद्धांत और विशेषताएं​

वर्तमान में, 95% से अधिक बड़े पैमाने पर उत्पादित इलेक्ट्रिक वाहन मुख्य रूप से दो मोटर प्रौद्योगिकियों का उपयोग करते हैं: स्थायी चुंबक सिंक्रोनस मोटर्स और एसी इंडक्शन मोटर्स।

​1. स्थायी चुंबक सिंक्रोनस मोटर (पीएमएसएम)।​

आज के बाजार में प्रमुख मुख्यधारा प्रौद्योगिकी के रूप में, पीएमएसएम का उपयोग इसकी असाधारण दक्षता के कारण फ्रंट या रियर एक्सल को चलाने के लिए व्यापक रूप से किया जाता है।

• ​मुख्य तकनीकी सिद्धांत:​​

  इसका रोटर उच्च शक्ति वाले स्थायी चुम्बकों (आमतौर पर नियोडिमियम-आयरन-बोरॉन जैसी दुर्लभ-पृथ्वी सामग्री से बना) से जुड़ा हुआ है। जब स्टेटर वाइंडिंग्स को एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा के साथ सक्रिय किया जाता है, तो रोटर पर स्थायी चुंबकीय क्षेत्र इसके साथ सख्त तालमेल में घूमता है, लगभग कोई गति अंतर (स्लिप) नहीं होता है, इसलिए इसे "सिंक्रोनस" नाम दिया गया है। यह प्रत्यक्ष चुंबकीय "लॉकिंग" इसकी उच्च दक्षता का आधार है।

• ​मुख्य लाभों का गहन विश्लेषण:​​

  • ​चरम दक्षता और उच्च शक्ति घनत्व:​​पीएमएसएम अपनी अधिकांश ऑपरेटिंग रेंज में अत्यधिक उच्च रूपांतरण दक्षता (अक्सर 95% से अधिक) बनाए रखता है, विशेष रूप से मध्य से निम्न गति और मध्य से उच्च टॉर्क रेंज में जो आमतौर पर शहर में ड्राइविंग में उपयोग की जाती है। इसका मतलब है कम बर्बाद विद्युत ऊर्जा, जो सीधे तौर पर लंबी ड्राइविंग रेंज में योगदान करती है। इसकी "छोटा आकार, उच्च शक्ति" विशेषता वाहन पैकेजिंग और हल्के वजन में भी सहायता करती है।

  • ​उत्कृष्ट नियंत्रण प्रदर्शन:​​स्थायी चुम्बकों से स्थिर चुंबकीय क्षेत्र के लिए धन्यवाद, मोटर नियंत्रण सटीक और उत्तरदायी है, जो एक परिष्कृत और रैखिक ड्राइविंग अनुभव के लिए सुचारू, तात्कालिक टॉर्क आउटपुट प्रदान करता है।

  • ​सरलीकृत शीतलन आवश्यकताएँ:​​ मुख्य ताप स्रोत स्टेटर (वाइंडिंग्स) में है, न्यूनतम रोटर हीटिंग के साथ, जिससे शीतलन प्रणाली का डिज़ाइन अपेक्षाकृत सरल हो जाता है।

• ​चुनौतियाँ:​​

  • ​दुर्लभ-पृथ्वी निर्भरता और लागत:​​स्थायी चुम्बकों में दुर्लभ-पृथ्वी तत्व (उदाहरण के लिए, डिस्प्रोसियम, टेरबियम) महंगे हैं, और उनकी आपूर्ति श्रृंखला केंद्रित है, जिससे भू-राजनीतिक और मूल्य अस्थिरता जोखिम पैदा होता है।

  • ​जटिल उच्च गति क्षेत्र-कमज़ोर नियंत्रण:​​ बहुत तेज़ गति पर, अत्यधिक वोल्टेज को रोकने के लिए स्थायी चुंबक क्षेत्र को "कमज़ोर" करने के लिए अतिरिक्त नियंत्रण रणनीतियों की आवश्यकता होती है, जिससे नियंत्रक जटिलता बढ़ जाती है।

• ​विशिष्ट अनुप्रयोग मॉडल:​​

  टेस्ला मॉडल 3/Y में रियर ड्राइव यूनिट, BYD डॉल्फिन/हान EV, NIO ET7, XPeng P7 में 8-इन-1 इलेक्ट्रिक ड्राइव असेंबली, और हुंडई, किआ, जीएम और अन्य ब्रांडों के अधिकांश इलेक्ट्रिक मॉडल।

​2.एसी इंडक्शन मोटर (एसिंक्रोनस मोटर)।​

निकोला टेस्ला द्वारा आविष्कार किया गया और टेस्ला मोटर्स द्वारा मुख्यधारा में वापस लाया गया, यह एक क्लासिक, विश्वसनीय और शक्तिशाली समाधान है।

• ​मुख्य तकनीकी सिद्धांत:​​

  इसका रोटर प्रवाहकीय सलाखों से बनी "गिलहरी पिंजरे" संरचना का उपयोग करता है और इसमें कोई स्थायी चुंबक नहीं होता है। स्टेटर का घूमने वाला चुंबकीय क्षेत्र छोटे रोटर बार में करंट उत्पन्न करता है। यह धारा, बदले में, रोटर का चुंबकीय क्षेत्र बनाती है। रोटर फ़ील्ड सिंक्रोनस (स्लिप है) प्राप्त किए बिना लगातार स्टेटर फ़ील्ड का "पीछा" करता है, इसलिए इसका नाम "एसिंक्रोनस" है। यह वह स्लिप है जो टॉर्क उत्पन्न करती है।

• ​मुख्य लाभों का गहन विश्लेषण:​​

  • ​लागत और टिकाऊपन:​ सरल और मजबूत निर्माण, किसी दुर्लभ-पृथ्वी सामग्री की आवश्यकता नहीं होती है, और आमतौर पर इसकी विनिर्माण लागत कम होती है। इसकी कठोर प्रकृति इसे उच्च चरम तापमान और अधिभार स्थितियों का सामना करने की अनुमति देती है, जिसके परिणामस्वरूप विफलता दर कम होती है।

  • ​उच्च गति प्रदर्शन और विश्वसनीयता:​ कोई स्थायी चुंबक नहीं होने से, विचुंबकीकरण का कोई जोखिम नहीं होता है, जो इसे निरंतर उच्च-आरपीएम संचालन के लिए बहुत उपयुक्त बनाता है। क्षेत्र-कमज़ोर नियंत्रण स्वाभाविक रूप से सरल है।

  • ​कम रखरखाव और पुनर्योजी ब्रेकिंग:​ लगभग किसी रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती है और कोस्टिंग या ब्रेकिंग के दौरान गतिज ऊर्जा को बैटरी के लिए विद्युत ऊर्जा में कुशलतापूर्वक परिवर्तित किया जा सकता है।

• चुनौतियाँ:​

  • ​आंशिक भार दक्षता:​ कम-लोड परिभ्रमण जैसी स्थितियों में इसकी दक्षता आमतौर पर पीएमएसएम से थोड़ी कम होती है क्योंकि रोटर के चुंबकीय क्षेत्र (चुंबकीय धारा) को स्थापित करने के लिए इसे करंट की आवश्यकता होती है।

  • ​पावर घनत्व: समान पावर आउटपुट प्राप्त करने के लिए, इसका आकार और वजन आमतौर पर समकक्ष पीएमएसएम से थोड़ा बड़ा होता है।

• ​विशिष्ट अनुप्रयोग मॉडल:​​

  टेस्ला मॉडल एस/एक्स (शुरुआती मॉडल), कुछ ऑडी ई-ट्रॉन मॉडल में फ्रंट एक्सल मोटर, और अक्सर अपनी संबंधित शक्तियों का लाभ उठाने के लिए कई इलेक्ट्रिक वाणिज्यिक वाहनों और प्रदर्शन कारों में पीएमएसएम के साथ-साथ दोहरे मोटर सिस्टम में उपयोग किया जाता है।

​द्वितीय. प्रौद्योगिकी तुलना: पीएमएसएम और इंडक्शन मोटर के बीच रणनीतिक विकल्प​

उद्योग की प्रवृत्ति: कई वाहन निर्माता मिश्रित कॉन्फ़िगरेशन रणनीति अपनाते हैं - दोहरे मोटर AWD मॉडल में, फ्रंट एक्सल एक इंडक्शन मोटर (दक्षता और लागत को संतुलित करता है) का उपयोग कर सकता है, जबकि रियर एक्सल पीएमएसएम (चरम शक्ति और दक्षता के लिए) का उपयोग करता है, या इसके विपरीत। यह क्रूज़िंग के दौरान मुख्य रूप से कुशल मोटर पर निर्भर रहते हुए विस्फोटक "लुडिक्रस मोड" प्रदर्शन की अनुमति देता है, जिससे प्रदर्शन और रेंज का इष्टतम संतुलन प्राप्त होता है।

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तृतीय. उभरते सितारे और विकल्प: उभरती ईवी मोटर टेक्नोलॉजीज

दुर्लभ-पृथ्वी निर्भरता और तकनीकी बाधाओं को दूर करने के लिए, इंजीनियर सक्रिय रूप से अगली पीढ़ी की मोटर प्रौद्योगिकियों का विकास कर रहे हैं:

• ​इलेक्ट्रिकली एक्साइटेड सिंक्रोनस मोटर (ईईएसएम):​​

  यह एक आशाजनक "दोनों दुनिया की सर्वश्रेष्ठ" तकनीक है। यह रोटर पर स्थायी चुम्बकों को एक ऊर्जावान कुंडल (विद्युत चुम्बक) से बदल देता है। उत्तेजना धारा को नियंत्रित करके, रोटर क्षेत्र की ताकत को गतिशील रूप से समायोजित किया जा सकता है - दक्षता के लिए उच्च गति पर क्षेत्र को कमजोर करना और अधिकतम टोक़ के लिए त्वरण के दौरान इसे मजबूत करना। बीएमडब्ल्यू की 5वीं पीढ़ी की ई-ड्राइव (iX, i4, आदि) और कुछ रेनॉल्ट मॉडल ने इसका उपयोग शुरू कर दिया है। यह उच्च दक्षता, दुर्लभ-पृथ्वी-मुक्त डिज़ाइन और उच्च नियंत्रणीयता को जोड़ती है, यद्यपि थोड़ी अधिक जटिल संरचना के साथ।

• ​स्विच्ड रिलक्टेंस मोटर (एसआरएम):​​

  सबसे सरल मोटर संरचनाओं में से एक, रोटर और स्टेटर दोनों प्रमुख ध्रुवों के साथ लेमिनेटेड सिलिकॉन स्टील से बने होते हैं। रोटर में न तो चुंबक है और न ही वाइंडिंग। टॉर्क पूरी तरह से न्यूनतम चुंबकीय अनिच्छा के सिद्धांत के आधार पर उत्पन्न होता है। इसमें अति-कम लागत, बहुत उच्च गति और अत्यधिक विश्वसनीयता (उच्च तापमान सहनशीलता) की काफी संभावनाएं हैं। मुख्य चुनौतियाँ टॉर्क तरंग हैं जिसके कारण शोर और कंपन होता है, और अत्यंत जटिल नियंत्रण होता है। वर्तमान में मुख्य रूप से वाणिज्यिक/विशेष वाहनों में उपयोग किया जाता है, यह शिक्षा और उद्योग में एक गर्म शोध विषय है।

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चतुर्थ. मोटर से परे: एक पूर्ण ई-ड्राइव प्रणाली​

ईवी मोटर चुनना केवल चुंबक या तांबे के तार की व्यवस्था चुनने के बारे में नहीं है। इसमें संपूर्ण इलेक्ट्रिक ड्राइव सिस्टम का तालमेल शामिल है:

1. ​इन्वर्टर:​​ "मस्तिष्क" जो डीसी बैटरी पावर को मोटर के लिए आवश्यक एसी में परिवर्तित करता है। इसके आईजीबीटी या सीआईसी (सिलिकॉन कार्बाइड) मॉड्यूल का प्रदर्शन सीधे मोटर की आउटपुट दक्षता और प्रतिक्रिया निर्धारित करता है।

2. ​रेड्यूसर/गियरबॉक्स:​​ ईवी को आमतौर पर केवल सिंगल-स्पीड रेड्यूसर की आवश्यकता होती है, लेकिन इसकी ट्रांसमिशन दक्षता और एनवीएच (शोर, कंपन, कठोरता) प्रदर्शन महत्वपूर्ण हैं।

3. ​थर्मल प्रबंधन प्रणाली:​ मोटर का निरंतर प्रदर्शन गर्मी अपव्यय क्षमता पर निर्भर करता है। उन्नत तेल-शीतलन तकनीक उच्च-प्रदर्शन मोटरों के लिए मानक बन गई है।

4. ​सिस्टम एकीकरण:​ अत्यधिक एकीकृत "मल्टी-इन-वन" ई-ड्राइव सिस्टम (मोटर, कंट्रोलर, रेड्यूसर, ऑनबोर्ड चार्जर इत्यादि को एकीकृत करना) वर्तमान मुख्यधारा की दिशा है, जिससे जगह और वजन की काफी बचत होती है।

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वी. गहरा गोता और संसाधन अधिग्रहण: सिद्धांत से अभ्यास तक

इंजीनियरों, उन्नत उत्साही लोगों, उद्यमियों या ऑटोमोटिव छात्रों के लिए, इन सिद्धांतों को समझना सिर्फ पहला कदम है। यदि आपको आवश्यकता हो:

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• ​रूपांतरण या प्रोटोटाइप विकास के लिए उच्च गुणवत्ता वाली मोटरें, नियंत्रक, या संपूर्ण ई-ड्राइव सिस्टम प्राप्त करें;​

• ​नवीनतम ऑयल-कूलिंग तकनीक, SiC नियंत्रकों, या एकीकृत ई-एक्सल समाधानों के बारे में जानें;​

• ​विशिष्ट परियोजनाओं (उदाहरण के लिए, ईवी रूपांतरण, वाहन विद्युतीकरण) के लिए तकनीकी परामर्श प्राप्त करें;​

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निष्कर्ष

प्रारंभिक प्रश्न पर लौटते हुए: ​ईवी में किस प्रकार की मोटरों का उपयोग किया जाता है?​ इसका उत्तर एक गतिशील तकनीकी मैट्रिक्स है। ​स्थायी चुंबक सिंक्रोनस मोटर्स (पीएमएसएम) ​अपनी शीर्ष स्तरीय दक्षता के कारण हावी हैं; ​एसी इंडक्शन मोटर्स​ अपनी विश्वसनीयता और उच्च गति क्षमताओं के कारण प्रदर्शन कारों और मिश्रित कॉन्फ़िगरेशन में मजबूती से अपनी जगह बनाए हुए हैं; जबकि इलेक्ट्रिकली एक्साइटेड सिंक्रोनस मोटर (ईईएसएम) जैसी दुर्लभ-पृथ्वी-मुक्त प्रौद्योगिकियां विकास के लिए तैयार हैं, जो एक स्थायी भविष्य का प्रतिनिधित्व करती हैं। प्रत्येक मोटर की पसंद प्रदर्शन, लागत, रेंज और आपूर्ति श्रृंखला सुरक्षा के संबंध में ऑटोमेकर की सटीक गणना को दर्शाती है।

इलेक्ट्रिक वाहनों की तकनीकी क्रांति अभी ख़त्म नहीं हुई है, और मोटर प्रौद्योगिकी का विकास इसके मुख्य चालकों में से एक होगा। इस रोमांचक तकनीकी परिवर्तन के साथ तालमेल बनाए रखने और ज्ञान को अभ्यास में बदलने के लिए, बुकमार्क करना और विजिट करना सुनिश्चित करेंwww.pumbaaev.comइलेक्ट्रिक वाहन पावरट्रेन सिस्टम में सबसे अत्याधुनिक, पेशेवर ज्ञान आधार और संसाधन समर्थन के लिए।