CAD は電動モーターの効率基準を満たすのに役立ちます

Brian Casey 氏、ECM PCB ステーター テクノロジー CEO | 2023 年 5 月 9 日

持続可能性を重視して、管理団体は法的に義務付けられたモーターの最低エネルギー性能基準 (MEPS) の導入を段階的に進めています。 EUのデータによると、その主な理由は、欧州連合で現在使用されている80億台の電気モーターが域内で生産される全電力のほぼ50パーセントを消費しているためである。

規制を通じてエネルギーシンクを削減することは、より環境に優しい電力網を求める欧州の政策立案者にとって明白な目標である。 その結果生じた規制により、企業は製品を新しいパフォーマンス ルールに適応させるための修正を模索することになりました。 商業上の多くの課題と同様、数百万台の高効率電気モーターに迅速に移行するための解決策は設計にあります。

これをさらに詳しく説明する前に、EU の規則体制についての背景を理解する必要があります。 2019年、欧州議会は、国際電気標準会議のクラスIE1（標準効率）からIE4（スーパープレミアム効率）に基づいて電動機の最小効率要件を段階的に導入する枠組みを盛り込んだ「エコデザイン」法案を可決した。 これらの新しい MEPS 規格は、家庭用電化製品から産業用空調まであらゆるものをカバーする幅広い範囲を持ち、0.12 kW ～ 1000 kW の出力範囲のモーターに適用されます。

2023 年 7 月に、EU は一部のカテゴリーの電気モーターに対して IE4 効率クラスを義務付ける世界初の地域となります。 欧州連合は、この枠組みにより年間 4,000 万トンの CO2 排出が削減されると予想しています。 さらに、EU は、エコ設計モーター規制により、2030 年までに年間 110 TWh のエネルギー節約が実現され、ヨーロッパの家庭のエネルギーコストが 220 億ドル節約されると予測しています。後者は、オランダの年間電力消費量に相当します。

これを文脈で言えば、より効率的なモーターを使用するだけで、EU は第 7 位の経済大国が現在年間使用しているエネルギーと同量のエネルギーを節約できます。 それはすべて、環境、EU諸国、そしてその国民にとって良いニュースです。 それでもなお、難題が残っている。 世界的な電子機器メーカーはどのようにして何百もの製品ラインを EU のエコデザイン基準に準拠した電気モーターに変換しているのでしょうか?

答えの一部は、欧州で販売するメーカーにとって、従来の既製電気モーターを使用する現状では十分ではないことを受け入れることにあります。 従来のマシンは効率が 75% を超えることはほとんどなく、設計の最適化はほとんど、またはまったく提供されません。 これらの電気モーターは大きく、騒音も大きく、製造には大量の原材料が必要です。 さらに、それらは高価であり、製造および廃棄が複雑である。

この時代遅れのテクノロジーに依存し続けることが、電気モーターシステムが EU の年間電力生産量の 50% を吸い上げ、世界のエネルギー消費量の 50% 以上を占めている主な理由です。 つまり、EU およびより高いモーター効率基準を義務付けている他の地域では、50 年前のモーター技術を使用して 21 世紀のエネルギー課題を解決することはできません。

営利事業者にとって、欧州連合の最低エネルギー性能基準 (MEPS) に準拠するには、持続可能に生産できる、より優れた性能のカスタム設計の電気モーターを作成する能力が必要になります。 新興企業として、このニーズを満たすための ECM PCB Stator Technology のアプローチは、高度なモーター技術と CAD の 2 つによって決まります。

技術面では、ECM はプリント基板 (または PCB ステーター) の電気モーターを開発しました。 PCB ステータは、従来の電気機械にある銅巻線を超薄型ステータに置き換えます。 ECM のプリント基板ステータを組み込んだ電気モーターは、従来の機械に比べて小型で 70% 軽量化され、最大 96% の効率を達成し、使用する原材料が最大 80% 削減されます。

ECM は、この PCB ステーターの科学を PrintStator CAD プラットフォームに結合します。 これにより、革新者は正確な性能と寸法仕様をダイヤルインして、特許取得済みの PCB ステータ技術と統合されたカスタム電気モーター ソリューションを作成できるようになります。 たとえば、ヨーロッパの洗濯機メーカーが、94% の効率を達成し、正確なフォームファクターに適合する 1.62 馬力の電気モーターを必要とする場合、それをソフトウェアで設計できます。