Motor verliezen in PM-Synchroon Motoren

De zorgen over het energieverbruik en de gevolgen daarvan voor het milieu blijven toenemen. Hierdoor zoeken veel bedrijven naar manieren om hun activiteiten te verduurzamen. In de zoektocht naar maximale efficiëntie kan het belang van elektromotoren niet genoeg worden benadrukt. Met uniforme normen die de efficiëntieklassen voor elektrische motoren aangeven, zoals de IEC60034-30-1, dragen hieraan bij. Dit artikel gaat dieper in op motorefficiëntie en elektromotorverliezen, met name bij synchrone motoren met permanente magneten (PMSM).

De zoektocht naar optimale efficiëntie

Magnetic Innovations voorziet diverse industrieën van hoogwaardige oplossingen, met name op het gebied van elektromotoren met een hoog rendement. Als klanten hun zoektocht starten naar optimale efficiëntie, is het voor ons altijd belangrijk om de toepassing t begrijpen. We zoeken uit waar de knelpunten maar ook de kansen liggen. Zo ondersteunen we de klant met een motor die zorgt voor een optimale efficiëntie van de gehele applicatie.

Om deze optimale algehele efficiëntie te bereiken, gebruiken we hoog efficiënte motoren met permanent magneten. Zoals besproken in ons artikel "Radial vs. Axial flux motor' zijn wij van mening dat de radiale topologie van onze motoren, meerdere fysieke voordelen biedt ten opzichte van andere motoren.

Onze klanten profiteren tijdens de integratie van onze motoren, van de hoge koppel van onze motor. Daarnaast bieden wij hen een eenvoudige, betrouwbare en energiezuinige direct drive in plaats van een tandwieloplossing.

Op deze manier vermijden we potentiële versnellingsbakverliezen en verminderen we het onderhoud.

Belang van motorefficiëntie

Om het belang van motorefficiëntie verder te illustreren, biedt de IEC60034-30-1-norm een classificatiesysteem voor de efficiëntie van elektromotoren. De onderstaande grafiek toont de efficiëntieniveaus (IE1 tot IE4) voor verschillende standaardmotorgroottes en -typen.

Hogere IE-niveaus duiden op een grotere efficiëntie, waarbij IE4 de momenteel gestandaardiseerde motoren met de hoogste efficiëntie vertegenwoordigt, met IE5 in de planning. Deze classificatie helpt klanten te begrijpen waar hun motoren staan op het gebied van efficiëntie en begeleidt hen bij het selecteren van motoren die het energieverbruik en de bedrijfskosten zullen verlagen.

Motorverliezen: een overzicht

Elke elektromotor, inclusief permanente magneet synchrone koppelmotoren, heeft verliezen. Deze verliezen treden op in zowel de elektrische als de magnetische delen van de motor, voornamelijk in de koperen wikkelingen en de stalen kern.

De verliezen in de wikkelingen kunnen worden berekend met behulp van de wet van Ohm: P = I²R, waarbij P vermogen is in Watt, I stroom in Ampère en R weerstand in Ohm.

De verliezen in de stalen kern zijn complexer en bestaan uit drie hoofdcomponenten: hysteresisverliezen, wervelstroomverliezen en zwerfstroomverlies.

Het minimaliseren van motorverliezen

Om zowel de elektrische als magnetische verliezen te minimaliseren, zijn onze motoren ontworpen met een aantal belangrijke basis principes:

  • Vermindering van elektrische verliezen: We verlagen de weerstand (R) door gebruik te maken van een hoge vulfactor in de statorsleuven. En door gebruik te maken van korte, geconcentreerde wikkelingen.
  • Vermindering van magnetische verliezen: We gebruiken hoogwaardig gelamineerd staal, zorgen voor een gelijkmatig verdeelde magnetische fluxdichtheid in de kern en ontwerpen korte magnetische fluxpaden.

Optimale efficiëntie wordt bereikt wanneer elektrische en magnetische verliezen in evenwicht zijn. Deze verliezen zijn echter toepassingsafhankelijk en variëren met het vereiste koppel (=stroom in de motor) en snelheid (=flux in de motor). Daarom is een voor de toepassing geoptimaliseerd motorontwerp essentieel voor een hoog algemeen rendement.

De rol van koeling bij het verminderen van motorverliezen

Zelfs bij het gebruik van zeer efficiënte motoren kan de koeling van een motor het uiteindelijke rendement maken of breken. Een mechanisch ontwerp dat een goed thermisch pad voor de motor implementeert om de warmte van de statorwikkelingen af te voeren, is erg belangrijk.

Onjuiste koeling kan leiden tot onnodige temperatuurstijgingen. Dit beïnvloedt de efficiëntie doordat de wikkelingweerstand (R) word verhoogd en de magnetische veldsterkte van de permanente magneten (H) word verlaagd. Beide temperatuurafhankelijke fysieke verschijnselen zullen de efficiëntie verminderen.

Daarom wordt het aanbevolen om de thermische geleidbaarheidscapaciteit grondig te bestuderen en een geschikt thermisch pad op te nemen in het uiteindelijke ontwerp.

Conclusie elektromotorverliezen

Het begrijpen en aanpakken van verliezen in elektromotor is van fundamenteel belang voor het bereiken van een optimaal rendement. Door gebruik te maken van innovatieve ontwerpstrategieën levert Magnetic Innovations hoogwaardige oplossingen. Bij het ontwerp van onze oplossingen letten wij op factoren als weerstandsvermindering en effectieve koeling, wat resulteert in een efficiëntie van onze motoren die kunnen oplopen tot 94%.

Voor bedrijven die hun toepassingen willen verbeteren met geavanceerde motoren biedt, Magnetic Innovations een standaardassortiment elektromotoren of op maat gemaakte oplossingen maar ook de expertise om het volledige potentieel van uw systemen te ontsluiten.

Klinkt het goed? Neem gerust contact met ons op en ontdek wat er mogelijk is voor uw toepassing!

Onze motoren

Neem contact op met ons team

Als u een offerte wilt aanvragen, een vraag heeft over onze producten, of wilt weten wat wij speciaal voor u kunnen doen, neem dan contact met ons op. Wij zullen binnen 24 uur reageren op al uw vragen.