IE4-Motoren erfordern neue Technologien

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Die vier Motortechnologien im Überblick

• Der Rotor der Dauermagnetmotoren umfasst Magneten, während der Statoraufbau dem der anderen Motoren entspricht. Dauermagnetmotoren verdanken ihren Namen der Anordnung der Magneten in Rotoren. Die wichtigsten Rotortypen sind: Rotor mit Oberflächenmagnet oder eingebettetem Magnet und externer Rotor. Der erforderliche Motortyp kann entsprechend der Anwendung ermittelt werden. So werden z. B. Motoren mit einem eingebetteten Magnet in Hochgeschwindigkeitsanwendungen bevorzugt, während Motoren mit einem Oberflächenmagnet der Vorzug in Anwendungen gegeben wird, die eine niedrige Drehzahl und eine hohe Triebkraft erfordern.

• Die Rotoren der Synchron-Reluktanzmotoren besitzen keine Magneten. Daher sinken die Motorkosten drastisch. Zur Erzielung eines hochwirksamen Reluktanzdrehmoments wird die Schenkeligkeit des Rotors durch speziell entworfene Lufttaschen auf dem Rotor erhöht.

• Der Entwurf der Hybridsynchronmotoren umfasst sowohl Reluktanz- als auch Magneteigenschaften. Diese Motortypen werden auch Synchron-Reluktanz-Magnetmotoren genannt. Der Entwurf ermöglicht die wirksamsten Magnet-Reluktanzmotoren. Nachteile sind Lärm und Schwingungen infolge des Reluktanzdrehmoments. Um diese Nachteile zu minimieren, sollten die Drehmomentwellen berücksichtigt und reduziert werden. Dank des Reluktanzdrehmoments kann der feste Energiebereich des Motors erweitert und die Drehzahl des unter Last laufenden Motors erhöht werden. Diese Motortypen werden vor allem in Elektrofahrzeugen eingesetzt.

• Der letzte Motortyp, der Asynchronmotor, wird im Allgemeinen mit Rotorstäben aus Kupfer anstelle von Aluminium entworfen, um dem Wirkungsgrad der Klasse IE4 zu entsprechen. Ferner ist auch die Verwendung von reibungsarmen Lagern und Elektrostahl mit geringem Ummagnetisierungsverlust sowie eine Optimierung der Kühlgebläse erforderlich. Aufgrund der Verwendung einer größeren Anzahl Eisen- und Kupfermaterialien, nimmt die Größe dieser IE4-Motoren zu.

Technologien, die den Trend bestimmen

Die Technologien, die derzeit den Trend für IE4-Motoren bestimmen, sind die Dauermagnet- oder Synchron-Reluktanzmotor-Technologien. Synchron-Reluktanz-Magnetmotoren werden eingesetzt, um den höchsten Wirkungsgrad in Hochgeschwindigkeitsanwendungen zu erzielen.

Die Tabelle zeigt, dass die am besten geeignete Lösung von den Anforderungen der Anwendung abhängt, für die der Motor eingesetzt wird. Insbesondere hinsichtlich Leistungsdichte und Wirkungsgrad lässt sich die IE4-Wirkungsgradklasse mit der Asynchronmotortechnologie, die den Markt für Industriemotoren so lange dominiert hat, nur schwer erzielen. Aufgrund der kompakten Größe und des hohen Wirkungsgrads stellen die Magnetmotoren eine sehr wichtige Alternative dar.

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