モーターの効率を向上させる方法
「高効率モーターの開発における突破口は何でしょうか？単に多様な材料を使用するだけなのでしょうか？」という質問を受けました。長年モーター販売に携わってきた経験から、近年、かつてないほどのプレッシャーを感じています。顧客、特に高効率・省エネルギー性能に関して、非常に厳しい要求が寄せられるようになり、材料の質と量だけで対応できる状況ではなくなりました。どの企業もコスト削減の課題を抱えているからです。高効率モーターは、材料の種類を増やすだけでは実現できません。むしろ、材料の多用は効率向上を阻害する可能性があります。
エネルギー問題と環境問題の深刻化が、モーターの高効率化を加速させています
エネルギー危機と環境問題は、あらゆる産業の継続性を左右する重要な要素となり、エネルギー効率への関心が高まっています。モーターは電力を機械力に変換する効率が高いものの、さらなる効率向上は常に求められています。モーターと用途を最適に組み合わせるためには、設計と技術の革新を継続し、高効率から超高効率、特高効率へと進化させる必要があります。
モーターの効率を向上させるにはどうすれば良いか？
モーターの効率を研究することは、様々な損失要因を分析し、それらに影響を与える主要因を特定することに他なりません。
● 巻線における電流損失の低減：モーター効率を直接的に向上させる方法の一つに、電機子巻線の損失低減があります。例えば、スロット面積を拡大することでより多くの銅線を使用し、巻線の断面積を増やして抵抗を下げ、電流損失を削減します。
● 鉄損の抑制：鉄損は、鉄心の磁束密度と周波数という2つの主要因に依存します。通常、電源周波数は一定であるため、鉄損を低減するには鉄心の長さ増加が一般的です。
● 効率向上と材料使用量の関連性：目標とするエネルギー消費レベルを達成するには、銅材の使用量と鉄心の体積増加は避けられません。しかし、損失低減は材料使用量の増加に必ずしも比例しません。鉄心とコイルの断面積がある程度を超えると、鉄心とコイル自体の損失増加により、抵抗低減や鉄心の飽和解消による損失減少効果を上回り、かえって効率が低下する可能性があります。したがって、鉄心の体積増加は、ある程度で打ち止めにする必要があります。同様に、一定の磁束密度では、薄い積層板を使用することで渦電流損失を削減できます。
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