모터 효율성 소개

모터의 효율성을 어떻게 향상시킬 수 있나요?

모터의 이러한 효율성은 저항 손실, 마찰로 인한 기계적 손실, 코어에서 자기 에너지가 소산되어 발생하는 손실, 사용된 재료의 종류에 따라 다른 손실을 포함한 소량의 손실에 의해 영향을 받습니다. 모터를 더 효율적으로 만들려면 모터의 손실을 줄여야 합니다. 모터의 효율 계수를 개선하기 위해 채택할 수 있는 몇 가지 방법이나 팁은 다음과 같습니다.

1. 모터 프레임의 기능은 권선에 대한 기계적 보호를 제공하는 것입니다. 또한 다리에 의해 장착된 인터페이스에 대한 책임이 있습니다. 모터 프레임은 모터 내부에서 생성된 열을 프레임 표면으로 전달하는 역할을 하므로 열 성능에서 중요한 역할을 합니다. 팬이 불어넣는 공기가 열 발산을 촉진합니다. 이렇게 하면 열 손실이 줄어듭니다.
2. 또 다른 기본적인 팁은 팬 커버 뒷면에 가까운 벽 사이에 최소한의 간격을 유지하여 공기 흡입을 허용하는 것입니다. 모터 주변을 깨끗하게 유지하고 냉각 시스템 성능을 저하시킬 수 있는 공기 막힘이 있는지 정기적으로 점검하십시오. 따라서 모터가 시원하게 작동할수록 더 오래 지속됩니다.
3. 스테이터는 모터의 주요 구성 요소이며 손실의 60%를 발생시키므로 이러한 손실을 줄이려면 스테이터 권선의 질량을 크게 유지해야 합니다. 질량이 증가하면 저항이 감소하기 때문입니다. 고효율 모터는 표준 효율 모델에 맞게 설계된 모터에 비해 25% 더 많은 구리를 포함합니다.
4. 로터 손실도 손실의 사소한 원인으로 여겨지는데, 주로 모터가 보여주는 미끄러짐의 정도에 의해 발생합니다. 미끄러짐은 실제로 자기장(RPM)의 속도와 주어진 부하에서 로터와 샤프트의 실제 RPM의 차이입니다. 이 중 미끄러짐은 부하가 걸린 모터의 속도에서 무부하 모터의 속도를 뺀 다음 부하가 걸린 모터의 속도로 나누어 얻습니다. 따라서 이러한 손실을 줄이려면 미끄러짐을 줄여야 하는데, 이는 로터의 전도도를 높여서 이루어집니다. 구리는 전도도가 높기 때문에 대량으로 사용해야 합니다. 하지만 구리는 다이캐스팅해야 하는데, 최근에 구리를 다이캐스팅하는 공정이 개발되었기 때문입니다.
5. 코어 자기 손실은 히스테리시스에서 유래되며, 총 손실의 20%는 코어 와전류와 포화로 인해 발생합니다. 고품질 소재와 품질 관리를 사용하면 손실을 최소화하여 효율성을 개선할 수 있습니다.
6. 히스테리시스와 포화의 영향을 줄이기 위해 저비용 탄소강 대신 소량의 실리콘을 함유한 강을 적층에 사용합니다. 이런 식으로 코어 손실을 없앨 수 있습니다. 적층 두께를 줄이고 적층 길이를 늘리면 플럭스 밀도와 코어 손실을 최소화할 수 있습니다.
7. 시트나 적층판 사이에 적절한 절연을 확보하면 와전류 손실을 상당 부분 최소화할 수 있습니다.
8. 윤활 간격은 모터 설치 정격 속도, 베어링 크기, 그리스 유형 및 온도 상승의 함수입니다. 따라서 윤활제를 사용할 때는 주의하십시오. 동일한 요소를 사용하더라도 그리스 유형을 혼합하지 마십시오. 응용 프로그램에서 다른 그리스를 사용하는 경우 모터 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.

모터 손실을 줄이는 방법은?

손실 분포는 다음과 같습니다.모터전력 크기와 극 수에 따라 다르므로 손실을 줄이기 위해 다양한 전력과 극의 주요 손실 구성 요소에 대한 조치를 취하는 데 집중해야 합니다. 손실을 줄이는 몇 가지 방법은 다음과 같이 간략하게 설명합니다.

1. 효과적인 재료의 증가, 권선 손실 및 철손 감소

모터의 유사 원리에 따르면 전자기 부하가 변하지 않고 기계적 손실을 고려하지 않을 때 모터의 손실은 모터의 선형 크기의 세제곱에 대략 비례하고 모터의 입력 전력은 선형 크기의 4제곱에 대략 비례합니다. 이를 통해 효율과 효과적인 재료 사용 간의 관계를 근사할 수 있습니다. 특정 설치 크기 조건에서 더 큰 공간을 확보하여 모터 효율을 개선하기 위해 더 효과적인 재료를 배치할 수 있도록 스테이터 펀칭의 외경 크기가 중요한 요소가 됩니다. 동일한 기계 기반 범위 내에서 미국 모터는 유럽 모터보다 출력이 더 큽니다. 방열을 용이하게 하고 온도 상승을 줄이기 위해 미국 모터는 일반적으로 외경이 더 큰 스테이터 펀칭을 사용하는 반면 유럽 모터는 일반적으로 방폭 모터와 같은 구조적 파생물이 필요하고 권선 끝에서 사용되는 구리 양과 생산 비용을 줄이기 위해 외경이 더 작은 스테이터 펀칭을 사용합니다.

2. 더 나은 자성 재료와 공정 조치를 사용하여 철 손실을 줄입니다.

코어 재료의 자기적 특성(투자율 및 단위 철손)은 모터의 효율 및 기타 성능에 큰 영향을 미칩니다. 동시에 코어 재료의 비용은 모터 비용의 주요 부분입니다. 따라서 적합한 자성 재료를 선택하는 것은 고효율 모터를 설계하고 제조하는 데 중요합니다. 고출력 모터에서 철손은 총 손실의 상당 부분을 차지하므로 코어 재료의 단위 손실 값을 줄이면 모터의 철손을 줄이는 데 도움이 됩니다. 모터의 설계 및 제조로 인해 모터의 철손은 제철소에서 제공한 단위 철손 값에 따라 계산된 값을 크게 초과하므로 설계 중에 단위 철손 값을 일반적으로 1.5~2배 늘려 철손 증가를 고려합니다.

철손이 증가하는 이유는 주로 제철소의 단위 철손 값은 Epstein 사각원법에 따라 스트립 소재 샘플을 시험하여 얻었지만, 펀칭, 전단 및 적층 후 소재에 큰 응력이 가해져서 손실이 증가하기 때문입니다. 또한, 톱니 슬롯의 존재로 인한 공극으로 인해 톱니 고조파 자기장이 코어 표면에 무부하 손실을 일으켜 모터 제조 후 철손이 크게 증가하게 됩니다. 따라서 단위 철손이 낮은 자성 재료를 선택하는 것 외에도 적층 압력을 제어하고 필요한 공정 조치를 취하여 철손을 줄이는 것이 필요합니다. 가격과 공정 요인을 고려할 때, 고급 실리콘 강판과 0.5mm보다 얇은 실리콘 강판은 고효율 모터 생산에 많이 사용되지 않습니다. 저탄소 실리콘 프리 전기 강판 또는 저실리콘 냉연 실리콘 강판이 일반적으로 사용됩니다. 일부 유럽 소형 모터 제조업체는 단위 철손 값이 6.5w/kg인 실리콘 프리 전기 강판을 사용했습니다. 최근 몇 년 동안 제철소에서는 평균 단위 손실이 4.0w/kg인 Polycor420 전기강판을 출시했는데, 이는 일부 저규소강판보다 더 낮습니다. 이 소재는 또한 더 높은 자기 투자율을 가지고 있습니다.

최근 몇 년 동안 일본은 50RMA350 등급의 저실리콘 냉연 강판을 개발했습니다. 소량의 알루미늄과 희토류 금속이 구성에 추가되어 손실을 줄이는 동시에 더 높은 투자율을 유지합니다. 단위 철손 값은 3.12w/kg입니다. 이 모든 것이 고효율 모터의 생산 및 홍보를 위한 더 나은 재료 기반을 제공할 가능성이 높습니다.

3. 환기 손실을 줄이기 위해 팬 크기를 줄이세요

더 큰 전력의 2극 및 4극 모터의 경우, 바람 마찰은 상당한 비중을 차지합니다. 예를 들어, 90kW 2극 모터의 바람 마찰은 총 손실의 약 30%에 도달할 수 있습니다. 바람 마찰은 주로 팬이 소모하는 전력으로 구성됩니다. 고효율 모터의 열 손실은 일반적으로 낮기 때문에 냉각 공기량을 줄일 수 있으므로 환기 전력도 줄일 수 있습니다. 환기 전력은 팬 직경의 4~5승에 대략 비례합니다. 따라서 온도 상승을 허용하면 팬 크기를 줄이면 바람 마찰을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 또한 환기 구조의 합리적인 설계도 환기 효율을 개선하고 바람 마찰을 줄이는 데 중요합니다. 테스트 결과 고효율 모터의 고출력 2극 부분의 바람 마찰은 일반 모터에 비해 약 30%까지 줄일 수 있는 것으로 나타났습니다. 환기 손실이 대폭 줄어들고 추가 비용이 크게 들지 않기 때문에, 고효율 모터의 이 부분에서는 팬 설계를 변경하는 것이 종종 주요 대책 중 하나로 사용됩니다.

4. 설계 및 공정 측정을 통해 누설 손실을 줄입니다.

비동기 모터의 스트레이 손실은 주로 스테이터 및 로터 코어와 권선의 자기장의 고차 고조파에 의해 발생하는 고주파 손실입니다. 부하 스트레이 손실을 줄이기 위해 Y-Δ 직렬 연결 사인파 권선 또는 기타 저고조파 권선을 사용하여 각 위상 고조파의 진폭을 줄여 스트레이 손실을 줄일 수 있습니다. 실험 결과 사인파 권선을 사용하면 평균 스트레이 손실을 30% 이상 줄일 수 있는 것으로 나타났습니다.

5. 다이캐스팅 공정 개선으로 로터 손실 감소

로터 알루미늄 주조 중 압력, 온도 및 가스 배출 경로를 제어함으로써 로터 바의 가스를 줄여 전도도를 개선하고 로터 알루미늄 손실을 줄일 수 있습니다. 최근 몇 년 동안 미국은 구리 로터 다이캐스팅 장비와 해당 공정을 성공적으로 개발했으며 현재 소규모 시험 생산을 진행하고 있습니다. 계산에 따르면 구리 로터가 알루미늄 로터를 대체하면 로터 손실을 약 38% 줄일 수 있습니다.

6. 손실을 줄이고 효율성을 개선하기 위해 컴퓨터 최적화 설계를 적용합니다.

재료 증가, 재료 특성 개선 및 공정 개선 외에도 컴퓨터 최적화 설계는 비용 및 성능의 제약 하에서 다양한 매개변수를 합리적으로 결정하여 효율성을 최대한 개선하는 데 사용됩니다. 최적화된 설계를 사용하면 모터 설계 시간을 크게 단축하고 모터 설계의 품질을 향상시킬 수 있습니다.