Effektiv elmotor udfordrer industrien
Elmotoren med rotorstave i trykstøbt kobber i stedet for aluminium er supereffektiv, men den høje støbetemperatur stiller store krav til industrien.
Elmotor med kobberrotor. Man ser de langsgående stave i rotorens pakke af rondeller af jernblik og endestykkerne i støbt kobber. Stavene er kortsluttet af endestykkerne, hvoraf navnet kortslutningsmotor. Statoren har som hidtil viklinger af kobbertråd. Foto: European Copper Institute
EU stiller derfor krav til elmotorers energieffektivitet. Kravene gælder for den såkaldte ”kortslutningsmotor”, som er arbejdshesten i industri og erhverv. EU har udarbejdet lister for 2-, 4-, og 6-polede motorer i størrelse fra 7,5 til 375 kW for tre trin: IE 1, IE 2 og IE 3. Kravene ifølge EI 2 gælder fra 1. januar 2015, mens EI 3 skal implementeres pr. 1. januar 2017. En IE 4 er allerede på vej.
Mindre varmetab
Kobberindustriens sammenslutning i Europa ”European Copper Institute” og ”Copper Alliance” i USA har udviklet fremtidens supereffektive elmotor. Det er motoren med kobberrotor. Trykstøbt aluminium skal erstattes med trykstøbt kobber i rotoren. Denne motor har ca. 25 procent mindre varmetab end en konventionel motor.
”Kobberrotoren kommer inden for en nær fremtid, og det bliver sandsynligvis i forbindelse med EU’s næste norm IE 4”, siger Søren Bach, værkfører hos motorleverandøren R. Frimodt Pedersen A/S.
Stiller krav
Den høje støbetemperatur stiller krav til støberier og værktøjsmagere. Det stål, der bruges til formværktøj til trykstøbning af aluminium, kan ikke modstå temperaturchokket. De indre spændinger overskrider det elastiske område og går ind i det plastiske. Støbeværktøjet ændrer form og dermed nøjagtighed, og efter et mindre antal støbninger opstår revner og løsrivelse af overfladedele – værktøjet er ødelagt! Kobberindustrien anbefaler derfor et værktøjsmateriale med 47 pct. nikkel. En smutvej kunne være at forvarme formen til 600 grader, men det vil kræve nogle gevaldige elektriske varmelegemer.
Formværktøj med 47 procent nikkel er ikke alene meget dyrt, men det er også vanskeligt at bearbejde med spåntagning.
Det smeltede kobber skal være ekstremt rent. Små urenheder af især ilt vil nedsætte ledningsevnen. Derved går fordelen ved kobberrotoren fløjten. Det stiller krav til støberiet om eksempelvis beskyttelsesatmosfære.
Aluminium
Smeltepunkt 0 C* 660
Densitet g/cm3 2,7
Elektrisk ledningsevne Sm-1 38
Kobber
Smeltepunkt 0 C* 1085
Densitet g/cm3 8,9
Elektrisk ledningsevne Sm-1 60
* Smeltepunktet kan sænkes ved legering
Smeltepunkt 0 C* 660
Densitet g/cm3 2,7
Elektrisk ledningsevne Sm-1 38
Kobber
Smeltepunkt 0 C* 1085
Densitet g/cm3 8,9
Elektrisk ledningsevne Sm-1 60
* Smeltepunktet kan sænkes ved legering
