Abhängig von der Art des zu entwerfenden Systems und der zugrunde liegenden Umgebung, in der es betrieben wird, kann das Motorgewicht für die Gesamtkosten und den Betriebswert des Systems von großer Bedeutung sein.Die Reduzierung des Motorgewichts kann in verschiedene Richtungen erfolgen, einschließlich universeller Motorkonstruktion, effizienter Komponentenproduktion und Materialauswahl.Um dies zu erreichen, ist es notwendig, alle Aspekte der Motorenentwicklung zu verbessern: vom Design über die effiziente Produktion von Bauteilen mit optimierten Materialien bis hin zum Einsatz von Leichtbaumaterialien und neuartigen Herstellungsverfahren.Im Allgemeinen hängt der Wirkungsgrad eines Motors von der Art, Größe, Nutzung des Motors sowie von der Qualität und Menge der verwendeten Materialien ab.Unter all diesen Aspekten müssen daher Elektromotoren entwickelt werden, die energieeffiziente und kostengünstige Komponenten verwenden.
Ein Motor ist ein elektromechanisches Energieumwandlungsgerät, das elektrische Energie in mechanische Energie in Form einer linearen oder rotierenden Bewegung umwandelt.Das Funktionsprinzip eines Motors hängt hauptsächlich von der Wechselwirkung magnetischer und elektrischer Felder ab.Zum Vergleich von Motoren können viele Parameter herangezogen werden: Drehmoment, Leistungsdichte, Aufbau, grundlegendes Funktionsprinzip, Verlustfaktor, Dynamik und Wirkungsgrad, wobei letzterer der wichtigste ist.Die Gründe für einen niedrigen Motorwirkungsgrad können hauptsächlich auf folgende Faktoren zurückgeführt werden: falsche Größe, geringer elektrischer Wirkungsgrad des verwendeten Motors, geringer mechanischer Wirkungsgrad des Endverbrauchers (Pumpen, Lüfter, Kompressoren usw.) Fehlendes, mangelhaftes Drehzahlregelungssystem beibehalten oder sogar nicht vorhanden.
Um die Energieleistung eines Motors zu maximieren, müssen Verluste aus verschiedenen Energieumwandlungen während des Motorbetriebs minimiert werden.Tatsächlich wird in einer elektrischen Maschine Energie von elektrischer in elektromagnetische und dann wieder in mechanische Energie umgewandelt.Effizienzsteigernde Elektromotoren unterscheiden sich von herkömmlichen Elektromotoren durch minimale Verluste.Tatsächlich werden Verluste bei herkömmlichen Motoren hauptsächlich verursacht durch: Reibungsverluste und mechanische Verluste aufgrund von Luftwiderstandsverlusten (Lager, Bürsten und Belüftung) Verluste im Vakuumeisen (proportional zum Quadrat der Spannung), verbunden mit Änderungen der Strömungsrichtung Verluste aufgrund aufgrund der Hysterese der verteilten Energie des Kerns und Verluste aufgrund des Joule-Effekts (proportional zum Quadrat des Stroms) aufgrund von Wirbelströmen, die durch zirkulierende Ströme und Strömungsschwankungen im Kern verursacht werden.
richtiges Design
Die Entwicklung des effizientesten Motors ist ein entscheidender Aspekt bei der Gewichtsreduzierung, und da die meisten Motoren für den breiten Einsatz konzipiert sind, ist der richtige Motor für eine bestimmte Anwendung oft größer als tatsächlich benötigt.Um diese Herausforderung zu meistern, ist es wichtig, Motorenhersteller zu finden, die bereit sind, Änderungen auf teilweise kundenspezifische Weise vorzunehmen, von Motorwicklungen und Magneten bis hin zur Rahmengröße.Um sicherzustellen, dass die richtige Wicklung vorhanden ist, ist es notwendig, die Spezifikationen des Motors zu kennen, damit das für die Anwendung erforderliche Drehmoment und die genaue Drehzahl eingehalten werden können.Neben der Anpassung der Wicklungen können Hersteller auch das magnetische Design des Motors aufgrund von Permeabilitätsänderungen ändern.Durch die richtige Platzierung von Seltenerdmagneten zwischen Rotor und Stator kann das Gesamtdrehmoment des Motors erhöht werden.
neues Herstellungsverfahren
Hersteller sind in der Lage, ihre Ausrüstung kontinuierlich zu verbessern, um Motorkomponenten mit höheren Toleranzen herzustellen, wodurch die dicken Wände und dichten Bereiche, die früher als Sicherheitsreserve gegen Bruch dienten, entfallen.Da jede Komponente mit modernster Technologie neu gestaltet und hergestellt wird, kann das Gewicht an mehreren Stellen reduziert werden, an denen magnetische Komponenten integriert sind, darunter Isolierungen und Beschichtungen, Rahmen und Motorwellen.
Materialauswahl
Die Materialauswahl wirkt sich insgesamt auf den Motorbetrieb, die Effizienz und das Gewicht aus. Dies ist das offensichtlichste Beispiel dafür, warum so viele Hersteller Aluminiumrahmen anstelle von Edelstahl verwenden.Hersteller experimentieren weiterhin mit Materialien mit elektromagnetischen und isolierenden Eigenschaften und verwenden eine Vielzahl unterschiedlicher Verbundwerkstoffe sowie leichtere Metalle, die leichte Alternativen zu Stahlkomponenten bieten.Für den Einbau stehen verschiedene verstärkte Kunststoffe, Polymere und Harze zur Verfügung, abhängig von den spezifischen Anforderungen des Benutzers an den endgültigen Motor.Da Motorkonstrukteure weiterhin mit alternativen Komponenten experimentieren und forschen, einschließlich Beschichtungen mit geringerer Dichte und Harzen für Dichtungszwecke, hauchen sie dem Produktionsprozess neues Leben ein, was sich häufig auf das Gewicht des Motors auswirkt.Darüber hinaus bieten Hersteller rahmenlose Motoren an, die sich durch den vollständigen Verzicht auf den Rahmen auf das Motorgewicht auswirken können.
abschließend
Technologien, die leichte Materialien, neuartige Herstellungsverfahren und magnetische Materialien nutzen, um das Motorgewicht zu reduzieren und die Motoreffizienz zu verbessern.Elektromotoren, insbesondere in Automobilanwendungen, stellen eine zunehmende Zahl von Zukunftstechnologien dar.Auch wenn noch ein langer Weg vor uns liegt, wird sich diese Technologie hoffentlich zunehmend durchsetzen und Elektromotoren mit verbesserter Effizienz Lösungen für Probleme im Zusammenhang mit Energieeinsparungen bieten.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 28. Juli 2022