电机设计的发展趋势
随着节能成为全球范围关注的焦点,
电机设
计的能效也日益成为一个引人关注的问题。
电机驱动产品不断配合行业发展的趋势,帮助设计人员提升能效、降低能耗、提高可靠性、减
少元件数量等等,在实现节能方面发挥着积极的作用。
电机市场发展趋势
历经百年的发展,电机的应用领域已非常广泛。首先是汽车电气化的趋势,即汽车制造
商用集成的高能效电机替代传统内燃引擎动力,通常是用无刷直流
(BLDC)电机替代
皮带
和齿轮驱
动,用于引擎盖下的辅助元件,如泵、阀、供暖及空调、风扇等。由于
BLDC 电机
具有相当优异的性能,也开始进入传统上采用有刷直流
(BDC)电机方案的其他应用。
另一个趋势是应用装配率的提升增加了电机的安装数量,如电机化供暖通风空调
(HVAC)气瓣控制(主要用于有刷直流及单极步进电机)也开始应用于较低端汽车的 HVAC 系
统。
BLDC 电机在工业及电信中的应用也越来越普遍。典型应用包括风扇、鼓风机、泵及压缩
机。
BLDC 电机的能效比交流电机或开关磁阻电机更高。BLDC 电机能实现低成本变速应用,
特别是用于集成了无传感器换相算法,从而能够省却外部传感器。
节能趋势对电机驱动应用的新要求
能源成本通常是电机整个寿命周期成本最主要的部分。因此,采用更高效的电机可以节
约大量能源。
节能趋势对电机驱动的新要求包括几个方面,其一,能效是由所选择的电机技术及电机
结构决定的,因此要求选择能将电能转换为机械能的比例提升至最高的电机。其次,要选择
可以将驱动器的功耗降至最低并提高能效的驱动电路。其三,要通过提升电机驱动智能来实
现优化的能耗方案。
此外,一些应用还要求系统中不使用有刷电机
(使用步进或无刷直流电机);而使用无传
感器换相
(不使用电位计或霍尔传感器反馈)、嵌入运动控制算法(用于低动力应用),将能效
提到最高,降低可听噪声,改善电磁干扰
(EMC)性能等。另外,还有一些应用需要将驱动电
路与电机紧邻布设在机电致动器上,并通过总线
(LIN、I2C 等)连接至中央控制单元。
提高电机设计能效的创新解决方案
在快速、精确及动态的动作控制应用中,步进电机是越来越普及的一种选择。随着电机技
术的发展,智能驱动器
/控制器专用标准产品(ASSP)也涌现出来,能够高效地驱动这些电机。
这些器件为设计人员提供了更加灵活的方案,开创了创新功能的空间,并发现了许多新的
应用。
双极步进电机驱动及控制器