馬達的高效率化

B0  2018年 02月18日 19:14


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根據日本能源統計資料,在日本馬達的消耗占全部電力的50%強,而工業生產中有70%的能量由馬達的耗能佔據。因此馬達的高效率化成為省能源推進任務的一個重點。
具體而言就是降低驅動時的損失,主要的對策方式有下列四點可以考慮:
1. 銅損
銅損來自馬達繞線的線圈流過的電流並產生熱的損失。欲降低該部分的損失可以考慮降低繞組的阻抗還有減小驅動電流。降低阻抗可以透過提高卷線的占積率,以及短化繞組端部沒有貢獻推力的部分。已經有實例將定子鐵心分割以高密度集中繞的手法達到此目的。往後在卷線的生產技術上將會更進步以達到該目的。至於如何降低電流則有提高永久磁鐵磁通密度的辦法,也是未來技術的發展重點。採用這樣新技術的AC伺服馬達將會更小具更高效率並且取代感應馬達。
2. 鐵損
鐵損起源於當磁鐵的磁通穿越馬達裡面構成磁回路的矽鋼片而產生。可以透過採用低損失材料與薄板化的手段來降低損失。或者降低磁通密度也可以達到目的。但鐵損與銅損之減少無法兩立。今後也許會增加方向性矽鋼片或更薄的鋼片之導入。
3. 機械損
典型的機械損有軸承的損耗,潤滑脂在旋轉時的阻力與軸承迴轉的摩擦力都會產生損失。特別在高速運轉時必須採用低黏度的潤滑脂以降低損耗。又,高速時也可以採用空氣軸承,磁性軸承等方式減少損耗。軸承的進化對於機械損的降低值得關注。
4. 迴路切換損
電力電子元件在驅動過程具有高速切換動作,這個動作伴隨著切換損失,業界的趨勢是最佳化切換的頻率還有導入低損失電力電子元件。
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