IE4-motoren

Met kostenverlagende innovaties

Sinds het besluit van de Europese politiek om het energiegebruik van elektrische aandrijfsystemen te verlagen, hebben motorproducenten aan het ontwerp van hun motoren gewerkt. Met de nieuwste ontwikkeling, de IE4 motoren, hebben traditionele motortechnologieën hun grenzen bereikt. Producenten zoeken nu naar een nieuwe aanzet voor het volgende tijdperk van energie-efficiëntie.

Industriële motortoepassingen zijn verantwoordelijk voor ongeveer 70% van het totale energiegebruik in de industrie. Om tot vermindering te kunnen komen, stelde de IEC de normen IEC 60034-2-1:2007 en IEC 60034-30:2008 op. Met het oog op de verlaging van het Europese energiegebruik besloot de EG dat het rendement van alle standaard industriële laagspanningsmotoren met vermogens van 7,5…375 kW, vanaf januari 2015 minstens moet voldoen aan klasse IE3. Dit vermogensbereik wordt in 2017 uitgebreid naar 0,75…375 kW.

Nieuwe motortechnologieën vereist
De volgende rendementsklasse is IE4. De motortechnologieën voor het bereiken van IE4 kunnen in vier hoofdgroepen worden verdeeld:

• Permanente magneet synchroonmotoren
• Synchroon-reluctantiemotoren
• Magneet- en reluctantie-hybride synchroonmotoren (door magnetische weerstand aangedreven magneetmotoren)
• Asynchroonmotoren

De rotor van de permanente magneet motoren bevat magneten, terwijl de uitvoering van de stator overeenkomt met die van andere motoren. Permanentmagneet motoren danken hun naam aan de plaatsing van magneten in de rotoren. De belangrijkste rotortypes zijn: rotor met oppervlaktemagneten of motoren met inwendige magneten en uitwendige rotor. Het vereiste motortype kan overeenkomend met de toepassing worden vastgesteld. Zo wordt bijv. in hogesnelheidstoepassingen de voorkeur gegeven aan motoren met een inwendige magneet, terwijl motoren met een oppervlaktemagneet de voorkeur krijgen in toepassingen, waarin een laag toerental en een hoge aandrijfkracht vereist zijn.
De rotors van de synchroon-reluctantiemotoren zijn niet uitgerust met magneten. Hierdoor dalen de motorkosten drastisch. Voor het bereiken van een hoogeffectief reluctantie-draaimoment wordt de magnetische asymmetrie van de rotor door toepassing van speciaal ontworpen luchtzakken op de rotor vergroot.
Het ontwerp van de hybride synchroonmotoren omvat zowel reluctantie- alsook magneeteigenschappen. Deze motortypes worden ook synchroon-reluctantie-magneetmotoren genoemd. Nadelen zijn lawaai en trillingen als gevolg van het reluctantie-draaimoment. Om deze nadelen te verkleinen, moet worden gelet op de draaimoment-golven en moeten deze teruggebracht worden. Dankzij het reluctantie-draaimoment kan het vaste energiegebied van de motor worden uitgebreid en het toerental van de onder belasting lopende motor worden verhoogd. Deze motortypes worden vooral in elektrische voertuigen toegepast.
Het laatste motortype, de asynchrone motor, wordt in het algemeen met rotorstaven van koper in plaats van aluminium gebouwd om aan het rendement van de klasse IE4 te voldoen. Verder is ook de toepassing van wrijvingsarme lagers en elektrostaal met geringe ompolingsverliezen alsmede een optimalisering van de koelventilator vereist. Op grond van de toepassing van een groter aantal ijzer- en kopermaterialen neemt de grootte van deze IE4 motoren toe.

Voor het complete artikel klik hier.