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Der weltweite Markt für bürstenlose Gleichstrommotoren wird bis 2028 voraussichtlich rund 25 Milliarden US-Dollar erreichen
21-08-11

Welche Rolle spielt Kupfer bei der energieeffizienten Motorenfertigung?

Wenn es um die Entwicklung neuer Automobiltechnologien geht, ist Kupfer für die Verbesserung der Motoreffizienz unerlässlich, und Standard-Induktionsmotoren erfordern eine deutliche Effizienzsteigerung durch mehr Kupfer in ihren Wicklungen, höherwertige Stahlkerne, verbesserte Lager und Isolierung sowie ein verbessertes Kühlgebläsedesign Das Streben nach höherer Motoreffizienz führte zu neuen Motortechnologien und -designs, die über Induktionsmotoren hinausgingen, Kupfer wurde zum Schwerpunkt dieser neuen Technologien.

Permanentmagnetmotor
Der Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM) wird immer häufiger im Antrieb von Industriemotoren eingesetzt. Die Permanentmagnetmotortechnologie hat die Rotorelemente durch leistungsstarke Permanentmagnete ersetzt, die aus Seltenerd-Aluminiumstäben hergestellt werden. Permanentmagnete werden in Oberflächenmontage und Innenmontage unterteilt. Der Stator eines Permanentmagnetmotors ist einem traditionellen kupfergewickelten Motor sehr ähnlich. Der Rotor im Motor ist einzigartig, mit Permanentmagneten, die in das Rotorblatt oder die Stangenoberfläche eingebettet sind. Ein Permanentmagnetmotor verwendet weniger Kupfer als ein AC-Induktionsmotor mit ähnlicher Nennleistung, ist jedoch aus Effizienzgründen immer noch auf Kupfer angewiesen.

Vorteile von PERMANENT-Magnetmotoren: ausgezeichnete Drehmoment-Drehzahl-Kurve, ausgezeichnete Dynamik, hohe Effizienz und Zuverlässigkeit, geringer Wartungsaufwand, längere Lebensdauer, geringe Geräuschentwicklung, hohe Drehzahlfähigkeit, hohes Drehmoment-Volumen-Verhältnis oder hohe Leistungsdichte. Nachteile: Hohe Kosten, Bedarf an drehzahlgeregelten Antrieben, Nachhaltigkeit von Seltenerdmaterialien.

Die Anzahl und Art des Kupferdrahts ist bei der Konstruktion eines geschalteten Reluktanzmotors wichtig, bei dem jede Windung der Spule ineinander verschachtelt ist, um die großen Statorschlitze zu füllen, die das Design des geschalteten Reluktanzmotors ermöglicht. Kupfer ist ein wichtiger Teil der Spule , und der Motor ist in der Regel mit 100 % Kupfer gewickelt, das einen viel geringeren Widerstand als alternative Materialien wie Aluminium aufweist. Niedriger Wicklungswiderstand wandelt sich direkt in weniger Abwärme um, verbessert so die Energieeffizienz und senkt vorteilhaft die Betriebstemperatur des Motors.
Bei Bedarf verwenden geschaltete Reluktanzmotoren eine Spule aus binderähnlichem Kupferdraht oder Litzendraht. Die Spule besteht aus vielen kleineren Kupferdrähten, die zu einem leinenartigen Rechteck verdrillt sind. Bei diesem Leitertyp ist es möglich, den Leiter zu vertauschen, wodurch der Skin-Effekt reduziert wird, der dazu führt, dass der Strom nach außen wandert Leiter, wodurch der Widerstand des Leiters effektiv erhöht wird.

Vorteile des geschalteten Reluktanzmotors: hoher Wirkungsgrad, insbesondere über einen weiten Lastbereich, hohes Drehmoment und hohe Drehzahl, hervorragende Eigenschaften im Drehzahlbereich mit konstanter Leistung, hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer, einfache und robuste Konstruktion, hohe Leistungsdichte.
Nachteile: Welligkeitsdrehmoment, hohe Vibrationsleistung, Notwendigkeit eines Antriebs mit variabler Geschwindigkeit, Geräusch, Spitzenwirkungsgrad etwas niedriger als bei PERMANENT-Magnetmotoren.
Rotormotor aus Kupfer
Die Innovation der Rotormotortechnologie aus Kupfer ergibt sich aus der Forderung nach höherer Energieeffizienz auf dem Markt für Niederspannungsmotoren, die von herkömmlichen Aluminiumdruckguss-Rotordesigns nicht erfüllt werden kann.Verwendung neuer Kupferrotortechnologie zur Verbesserung der Effizienz bei gleichem Footprint wie traditionelle Aluminium-Rotordesigns sind nicht nur für neue Anwendungen wichtig, sondern auch für Retrofit-Anwendungen. Um diese neue Technologie zu entwickeln, hat die Automobilindustrie die Rotoren neu konzipiert, insbesondere die Konstruktion und Entwicklung komplexer Rotorgussverfahren. Die Effizienzsteigerung im Vergleich zu herkömmlichen Aluminiumrotoren Konstruktionen rechtfertigen die hohen Investitionen in Design und Entwicklung. Dank der Aluminiumdruckguss-Technologie führt das Druckgießen von massiven Kupferrotoren zu einem höheren Wirkungsgrad bei Motoren gleicher Größe im Vergleich zu herkömmlichen Energiesparmotoren.

Fazit
Permanentmagnet-, geschaltete Reluktanz- und Kupferrotor-Induktionsmotoren jede dieser Motortechnologien basiert auf ihre einzigartige Weise auf Kupferkonstruktionen, um effizientere und zuverlässigere Motoren zu produzieren.Permanentmagnetmotoren mit leistungsstarken Permanentmagneten in ihren Rotoren, geschaltete Reluktanzmotoren mit Leistung elektronische Schalter mit ihren dichten Kupferstatoren und -läufern sowie Kupferläufermotoren mit kaltlaufenden Rotoren mit reduziertem Stromwiderstand bieten alle Möglichkeiten, Energiesparziele zu erreichen und die Leistung zu verbessern. Durch den innovativen Einsatz von Kupfer, Schalttechnik und Permanentmagneten wird der heutige Motor Designs können aus vielen weiteren Möglichkeiten wählen, um ihre Effizienz und anwendungsspezifischen Anforderungen zu erfüllen.

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