モーターの重量を軽減し、効率を向上させる 3 つの方法

設計されているシステムのタイプとシステムが動作する基礎的な環境によっては、モーターの重量がシステムの全体的なコストと動作価値にとって非常に重要になる場合があります。モーターの軽量化は、ユニバーサルモーター設計、効率的な部品生産、材料の選択など、さまざまな方向から取り組むことができます。これを達成するには、設計から、最適化された材料を使用したコンポーネントの効率的な生産、軽量材料の使用、新しい製造プロセスに至るまで、モーター開発のあらゆる側面を改善する必要があります。一般に、モーターの効率は、モーターの種類、サイズ、使用状況、さらには使用される材料の品質と量によって決まります。したがって、これらすべての側面から、電気モーターはエネルギーとコスト効率の高いコンポーネントを使用して開発する必要があります。

モーターは、電気エネルギーを直線運動または回転運動の形で機械エネルギーに変換する電気機械エネルギー変換デバイスです。モーターの動作原理は主に磁界と電界の相互作用に依存します。モーターの比較には、トルク、出力密度、構造、基本動作原理、損失係数、動的応答、効率などの多くのパラメーターを使用できますが、最後のパラメーターが最も重要です。モーター効率が低い理由は、主に以下の要因に起因する可能性があります。 不適切なサイズ、使用されるモーターの電気効率が低い、エンドユーザー (ポンプ、ファン、コンプレッサーなど) の機械効率が低い 速度制御システムが不十分である維持されているか、存在しない場合もあります。

モーターのエネルギー性能を最大化するには、モーター動作中のさまざまなエネルギー変換による損失を最小限に抑える必要があります。実際、電気機械では、エネルギーが電気から電磁に変換され、その後機械に戻ります。効率を向上させた電動モーターは、損失が最小限に抑えられているため、従来の電動モーターとは異なります。実際、従来のモーターでは、損失は主に以下によって引き起こされます。 風損 (ベアリング、ブラシ、換気) による摩擦損失と機械的損失 流れ方向の変化に関連する真空アイロンの損失 (電圧の 2 乗に比例)コアの分散エネルギーのヒステリシス、およびコア内の循環電流と流れの変動によって引き起こされる渦電流によるジュール効果（電流の二乗に比例）による損失。

適切なデザイン

最も効率的なモーターを設計することは軽量化の重要な側面であり、ほとんどのモーターは広く使用されるように設計されているため、特定の用途に適したモーターは実際に必要なものよりも大きいことがよくあります。この課題を克服するには、モーター巻線や磁石からフレームサイズに至るまで、セミオーダーメイドで変更を加える意欲のあるモーター製造会社を見つけることが重要です。適切な巻線が行われていることを確認するには、アプリケーションに必要な正確なトルクと速度を維持できるように、モーターの仕様を知る必要があります。巻線の調整に加えて、メーカーは透磁率の変化に基づいてモーターの磁気設計を変更することもできます。ローターとステーターの間に希土類磁石を適切に配置すると、モーターの全体的なトルクが向上します。

新しい製造プロセス

メーカーは、機器を継続的にアップグレードして、より許容度の高いモーター部品を生産できるようになり、かつて破損に対する安全マージンとして使用されていた厚い壁や密集した領域を排除できます。最新技術を用いて各部品を再設計・製造しているため、絶縁体や塗装、フレーム、モーターシャフトなど磁性部品を組み込んだ複数箇所の軽量化が可能です。

材料の選択

材料の選択は、モーターの動作、効率、重量に全体的な影響を与えます。これが、多くのメーカーがステンレス鋼ではなくアルミニウムフレームを使用している理由の最も明白な例です。メーカーは電磁特性と絶縁特性を備えた材料の実験を続けており、さまざまな複合材料や、鋼製コンポーネントの軽量代替品となる軽量金属を使用しています。最終的なモーターに対するユーザーの特定の要件に応じて、設置目的にさまざまな強化プラスチック、ポリマー、樹脂を使用できます。モーターの設計者は、低密度のコーティングやシール用の樹脂などの代替コンポーネントの実験と研究を続けるにつれて、生産プロセスに新たな命を吹き込みますが、これはモーターの重量に影響を与えることがよくあります。さらに、メーカーはフレームレス モーターを提供していますが、これはフレームを完全に排除することでモーターの重量に影響を与える可能性があります。

結論は

軽量材料、新しい製造プロセス、磁性材料を使用してモーターの重量を軽減し、モーターの効率を向上させる技術。電気モーター、特に自動車用途においては、ますます多くの将来技術が登場します。したがって、まだ道のりは長いとしても、効率が向上した電気モーターによってエネルギー節約に関連する問題に対処できるようになり、これがますます統合された技術になることが期待されます。