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Entwiklung eines hocheffizienten IEC 3kW Permanent-Magnet-Motors

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Die IEC Norm 60034-30 legt neu internationale Standards zur Effizienz von Elektromotoren fest. IE1 ist standard efficiency, IE2 ist high efficiency und IE3/IE4 sind die Premiumklassen. Circle Motor AG geht davon aus, dass Wirkungsgrade entsprechend den Premiumklassen bei Leistungen kleiner 22kW, besser mit Permanent-Magnet-Motoren zu erreichen sind als mit Asynchronmotoren. Die Ziele dieser Arbeit sind, einen Gesamtwirkungsgrad von 90% des hocheffizienten Permanent-Magnet-Motors zusammen mit dem elektronischen Wechselrichter bei 3kW Nennlast zu erreichen und Messungen als Pumpenanwendung durchzuführen.

Die Wirkungsgradmessungen haben schlechtere Leistungsdaten als erwartet ergeben, sowohl für den Umformer, als auch für den Motor. Der Grund liegt beim grösseren Eisenverlust im Motor, welcher durch die Hochfrequenz-Ströme des Wechselrichters erzeugt wird, sowie beim grösseren ohmschen Kupferwiderstand der Motorenwicklung, hervorgerufen durch die gewählte Fertigungsmethode.
Der gebaute Permanent-Magnet-Motor ohne Umrichter, jedoch betrieben mit gefilterten Strömen erreichte bei Nennleistung einen Wirkungsgrad von 89.5% und entspricht damit der Premiumklasse IE3. Im Generatorbetrieb steigt die Effizienz auf 92.8%.
Positiv ist zu bewerten, dass gezeigt werden kann, dass Wechselrichter mit sehr geringen Standby Verlusten realisierbar sind. Die gemessene Standby-Leistung ist 160mW.

Bei Entwicklungen und Forschungsaktivitäten in den Premiumklassen muss man sich bewusst sein, dass jedes Detail über Erfolg oder Misserfolg entscheidet. Es handelt sich dabei im Wesentlichen um das Gebiet der Zusatzverluste von el. Maschinen. Im Bericht wird alles aufgeführt, was zum Thema Zusatzverluste während der aktuellen Arbeit bekannt wurde.
Das Konzept einer Antriebssteuerung aus einen früheren Projekt hat sich Effizienz-bezogen als überlegen gezeigt. Der gesamte Wirkungsgrad dieser Antriebssteuerung zusammen mit einem Synchronmotor und den Erkenntnissen aus dieser Arbeit, würde dann bei 90% liegen.