电机节能设计发展趋势及技术创新实现工业节能

2013-12-17 14:40

退思

关注

　　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。安森美半导体的电机驱动产品覆盖的汽车及工业等领域的应用，正是电机市场主要趋势的一个缩影。

　　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)

　　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。

　　安森美半导体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。

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