हाल ही में बेंगलुरु में विमाग लैब्स नामक एक स्टार्टअप के बारे में कई समाचार रिपोर्टें आई हैं, जिसने कथित तौर पर मोटरों में दुर्लभ-पृथ्वी मैग्नेट को तथाकथित “वर्चुअल” मैग्नेट से बदल दिया है।
ऐसी ही एक रिपोर्ट में स्टार्ट-अप के सीईओ मनीष सेठ के हवाले से कहा गया है: “हम स्थायी चुंबक हटाते हैं, उन्हें तांबे के कॉइल से बदलते हैं, और फिर सॉफ्टवेयर के माध्यम से, हम मोटर के अंदर चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं।”
इस दावे को समझने के लिए, सबसे पहले यह देखने में मदद मिलेगी कि इलेक्ट्रिक मोटरें चुंबकीय क्षेत्र कैसे उत्पन्न करती हैं और वे सबसे पहले स्थायी चुंबक का उपयोग क्यों करते हैं।
रोटर और स्टेटर
एक मोटर को संचालित करने के लिए एक चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता होती है। इसे बनाने का एक तरीका स्थायी चुंबक का उपयोग करना है। दूसरा है फेरोमैग्नेट के चारों ओर लपेटे गए तांबे के कॉइल के माध्यम से करंट प्रवाहित करना, इसे अस्थायी रूप से चुंबक में बदलना। इसे इलेक्ट्रोमैग्नेट कहा जाता है – और स्टार्टअप ने स्थायी मैग्नेट के बजाय इसी दृष्टिकोण का उपयोग किया है।
जब कोई विद्युत मशीन विद्युत को यांत्रिक गति में परिवर्तित करती है तो उसे मोटर कहा जाता है। दूसरी ओर, एक मशीन जो यांत्रिक गति को बिजली में परिवर्तित करती है उसे जनरेटर कहा जाता है। दोनों ही मामलों में, रूपांतरण चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से होता है।
एक विद्युत मोटर का रोटर (बाएं) और स्टेटर (दाएं)। | फोटो साभार: ज़्यूरेक्स (CC BY-SA)
उदाहरण के लिए, एक मोटर में, यांत्रिक ऊर्जा तब एकत्रित होती है जब विद्युत ऊर्जा का उपयोग रोटर नामक घटक को घुमाने के लिए किया जाता है। एक जनरेटर में, बिजली को स्टेटर नामक एक स्थिर घटक में एम्बेडेड कंडक्टरों के माध्यम से काटा जाता है।
आप कल्पना कर सकते हैं कि स्टेटर और रोटर दोनों दो संकेंद्रित सिलेंडर हैं। अधिकांश समय, रोटर आंतरिक सिलेंडर होता है। और ऊर्जा रूपांतरण प्रक्रिया के लिए स्टेटर और रोटर के बीच के अंतराल में चुंबकीय क्षेत्र स्थापित किया जाता है।
एक पुरानी तकनीक
पनबिजली, थर्मल और परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में बड़े जनरेटर इसी तरह काम करते हैं। और अब काफी समय से, उन्होंने स्थायी चुम्बकों के स्थान पर विद्युत चुम्बकों का उपयोग किया है।
इन जनरेटरों में एक टरबाइन रोटर को घुमाता है। थर्मल या परमाणु ऊर्जा स्टेशन में टरबाइन भाप द्वारा संचालित होता है। पनबिजली स्टेशन में, यह गिरते पानी से संचालित होता है। रोटर 50 Hz आवृत्ति की प्रत्यावर्ती धारा (AC) उत्पन्न करने के लिए एक निश्चित गति से घूमता है। रोटर के फेरोमैग्नेटिक कोर के चारों ओर तांबे की कुंडलियाँ लगी होती हैं। जब इन कुंडलियों को प्रत्यक्ष धारा (डीसी) की आपूर्ति की जाती है, तो वे एक चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं, और कोर एक चुंबकीय उत्तर और एक चुंबकीय दक्षिणी ध्रुव प्राप्त कर लेता है। और जैसे ही रोटर घूमता है, यह चुंबकीय क्षेत्र स्टेटर वाइंडिंग से आगे निकल जाता है, जिससे उनमें एक वैकल्पिक वोल्टेज उत्पन्न होता है। यह यांत्रिक शक्ति को बिजली में परिवर्तित करने में मदद करता है। यह तकनीक लगभग 135 वर्षों से मौजूद है।
अगला सवाल यह है कि बिजली को उन कुंडलियों में लगातार कैसे डाला जा सकता है जो स्वयं घूम रही हैं। उसे दर्ज करें ब्रश रहित उत्तेजना प्रणाली. रोटर कॉइल को डीसी की आवश्यकता होती है – लेकिन स्लाइडिंग विद्युत संपर्कों के माध्यम से इसकी आपूर्ति करना मुश्किल है क्योंकि रोटर लगातार घूमता रहता है। समाधान यह है कि रोटर पर ही एक रेक्टिफायर लगाया जाए, एक उपकरण जो एसी को डीसी में परिवर्तित करता है। इस घूमने वाले रेक्टिफायर को दूसरे जनरेटर से एक एसी की आपूर्ति की जाती है। और यह दूसरा जनरेटर टरबाइन के उसी शाफ्ट से जुड़ा होता है जो मुख्य जनरेटर को यांत्रिक शक्ति प्रदान करता है।
सॉफ्टवेयर और चुंबकत्व
यह अनिवार्य रूप से स्टार्ट-अप के “आभासी” चुंबक के पीछे का सिद्धांत है: सॉफ्टवेयर विद्युत चुम्बकों के माध्यम से बहने वाली धारा को नियंत्रित करता है, इस प्रकार चुंबकीय क्षेत्र की ताकत और दिशा को नियंत्रित करता है। संशोधित धारा को रोटर में तांबे के कॉइल्स को नियंत्रित तरीके से खिलाया जा सकता है जो चुंबकीय शक्ति और दिशा को नियंत्रित करने योग्य बना देगा।
दूसरे शब्दों में, सॉफ़्टवेयर स्वयं चुंबकत्व उत्पन्न नहीं कर रहा है। यह केवल यह नियंत्रित कर रहा है कि विद्युत चुम्बकों के माध्यम से कितनी धारा प्रवाहित होती है, और इस प्रकार चुंबकीय क्षेत्र कितना मजबूत हो जाता है। इस डिज़ाइन में कोई नयापन नहीं है.
एक स्थायी चुंबक एक चरणीय प्रक्रिया में विद्युत मशीन के वायु अंतराल में चुंबकीय क्षेत्र स्थापित करता है। और क्योंकि चुंबक पहले से ही मौजूद है, चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए किसी विद्युत ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है। दूसरी ओर, विद्युत चुम्बकों के साथ, पहले चुंबकीय क्षेत्र स्थापित करना होता है, और विद्युत धारा को सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके आवश्यकता के अनुसार संशोधित करना होता है।
और यहां प्रत्येक अतिरिक्त कदम पर कुछ ऊर्जा की खपत होती है। फेरोमैग्नेटिक कोर में चुंबकीय हानि होती है, जिसे कोर हानि कहा जाता है। तांबे के कंडक्टर में प्रतिरोध हानि होती है। इलेक्ट्रॉनिक स्विचों में स्विचिंग और चालन हानि होती है। परिणामस्वरूप, विद्युत चुंबक वाली मोटर के लिए स्थायी चुंबक वाली मोटर की तुलना में अधिक कुशल होना असंभव है।
ईवीएस में विद्युत चुम्बक
बीएमडब्ल्यू और रेनॉल्ट ऐसी विद्युतीय रूप से उत्साहित मोटर बनाने की कोशिश कर रहे हैं। निकोला टेस्ला ने 1888 में जिस तीन-चरण इंडक्शन मोटर का आविष्कार किया था – एक हल्की लेकिन मजबूत मशीन – का उपयोग 2012 में टेस्ला के मॉडल एस के पहले संस्करण में किया गया था। हालांकि, इसकी दक्षता पर्याप्त अच्छी नहीं थी।
2011 निसान लीफ का लिथियम-आयन बैटरी पैक। | फोटो साभार: मारियोर्डो मारियो रॉबर्टो डुरान ऑर्टिज़ (CC BY-SA)
इलेक्ट्रिक वाहन (ईवी) में प्रोपल्शन मोटर ड्राइव की दक्षता में प्रत्येक 0.1% की वृद्धि मायने रखती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि ड्राइव की दक्षता में किसी भी वृद्धि से दी गई बैटरी रेटिंग के लिए रेंज में काफी सुधार होगा। दूसरे शब्दों में कहें तो, किसी दिए गए माइलेज के लिए, मोटर ड्राइव की दक्षता में सुधार होने पर बैटरी का आकार कम किया जा सकता है। इस प्रकार, मोटर ड्राइव की दक्षता बढ़ने से कार के वजन और लागत में स्पष्ट रूप से कमी आएगी।
किसी भी ईवी में, बैटरी पैक सबसे महंगा और भारी घटक होता है, यही कारण है कि बैटरी की रेटिंग को अनुकूलित करने पर ध्यान केंद्रित किया जाता है। बदले में, स्थायी चुंबक सिंक्रोनस मोटर्स ईवी बाजार पर हावी हैं क्योंकि उनकी दक्षता वर्तमान में सबसे अधिक है।
महत्वपूर्ण बाधाएँ
विद्युत चुम्बक स्थायी चुम्बक का एकमात्र विकल्प नहीं हैं। एक अन्य दृष्टिकोण स्विच्ड रिलक्टेंस मोटर (एसआरएम) है, जिसके रोटर में न तो स्थायी चुंबक होते हैं और न ही तांबे के कॉइल होते हैं। इसके बजाय, एसआरएम में इंडक्शन मोटर्स की तुलना में रोटर जड़त्व कम होता है। बदले में, उनका टॉर्क तेजी से आता है, जो मोटर को शोर और कम कुशल बनाता है।
हाल ही में, होंडा ने ईवी में उपयोग किए जाने वाले एसआरएम के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए कनाडा के एनेडिम नामक स्टार्ट-अप के साथ हाथ मिलाया है। हिताची एस्टेमो इसी तरह दुर्लभ-पृथ्वी चुंबकों पर निर्भरता से छुटकारा पाने के लिए बैटरी चालित ईवी में एक सिंक्रोनस अनिच्छा मोटर का उपयोग करने की कोशिश कर रही है।
कुल मिलाकर, रोटर में स्थायी चुम्बकों को या तो विद्युत चुम्बकों या सिर्फ लोहे के टुकड़े से बदलने की दिशा में बड़ी मात्रा में प्रयास किए गए हैं। हालाँकि, दक्षता, शुरुआती टॉर्क क्षमता और प्राप्त करने योग्य अधिकतम गति कुछ महत्वपूर्ण बाधाएँ हैं जिन्होंने इन मोटरों को ईवी से बाहर रखा है।
इस समय, हमें इंतजार करना होगा और देखना होगा कि चार पहिया ईवी बाजार में बेंगलुरु स्टार्ट-अप का प्रदर्शन कैसा रहता है।
जी. भुवनेश्वरी प्रोफेसर, इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग विभाग, महिंद्रा विश्वविद्यालय, हैदराबाद और पूर्व संकाय सदस्य, आईआईटी-दिल्ली हैं।
प्रकाशित – 23 जुलाई, 2026 04:00 अपराह्न IST
