隨著節能成為全球范圍關注的焦點,電機設計的能效也日益成為一個引人關注的問題。電機驅動產品不斷配合行業發展的趨勢,幫助設計人員提升能效、降低能耗、提高可靠性、減少元件數量等等,在實現節能方面發揮著積極的作用。
電機市場發展趨勢
歷經百年的發展,電機的應用領域已非常廣泛。
首先是汽車電氣化的趨勢,即汽車制造商用集成的高能效電機替代傳統內燃引擎動力,通常是用無刷直流(BLDC)電機替代皮帶和齒輪驅動,用于引擎蓋下的輔助元件,如泵、閥、供暖及空調、風扇等。由于BLDC電機具有相當優異的性能,也開始進入傳統上采用有刷直流(BDC)電機方案的其他應用。
另一個趨勢是應用裝配率的提升增加了電機的安裝數量,如電機化供暖通風空調(HVAC)氣瓣控制(主要用于有刷直流及單極步進電機)也開始應用于較低端汽車的HVAC系統。
節能趨勢對電機驅動應用的新要求
能源成本通常是電機整個壽命周期成本最主要的部分。因此,采用更高效的電機可以節約大量能源。
節能趨勢對電機驅動的新要求包括幾個方面,其一,能效是由所選擇的電機技術及電機結構決定的,因此要求選擇能將電能轉換為機械能的比例提升至最高的電機。其次,要選擇可以將驅動器的功耗降至最低并提高能效的驅動電路。其三,要通過提升電機驅動智能來實現優化的能耗方案。
此外,一些應用還要求系統中不使用有刷電機(使用步進或無刷直流電機);而使用無傳感器換相(不使用電位計或霍爾傳感器反饋)、嵌入運動控制算法(用于低動力應用),將能效提到最高,降低可聽噪聲,改善電磁干擾(EMC)性能等。另外,還有一些應用需要將驅動電路與電機緊鄰布設在機電致動器上,并通過總線(LIN、I2C等)連接至中央控制單元。
在快速、精確及動態的動作控制應用中,步進電機是越來越普及的一種選擇。隨著電機技術的發展,智能驅動器/控制器專用標準產品(ASSP)也涌現出來,能夠高效地驅動這些電機。這些器件為設計人員提供了更加靈活的方案,開創了創新功能的空間,并發現了許多新的應用。
步進電機的精確動態控制
隨著步進電機出現在越來越多的應用場合,設計人員也在繼續追求高精度的定位。此外,其高能效、高性能及逐漸縮小的尺寸等特性,也使其對紡織機、機器人、計算機數控銑雕機等設備的吸引力與日俱增。
高效節能是一個總的趨勢,電機驅動器也正趨于成為大批量通用產品,而降低每個電機驅動器的成本及減小方案尺寸則是主要的動力。市場將會在高效的控制方式和成本之間獲得一個動態平衡。