汽车最新趋势

oem致力于在更小的占地面积内向终端用户提供更高的吞吐量和更好的运营设备效率(OEE)。反过来，设备制造商压力电机制造商提供能够支持这些目标的组件。

更多是现代市场的咒语。消费者想以更少的钱买到更多的东西，而制造商则想方设法给他们。oem致力于在更小的占地面积内向终端用户提供更高的吞吐量和更好的运营设备效率(OEE)。反过来，设备制造商也会向电机制造商施压，要求他们提供能够支持这些目标的组件。再加上高速增长的应用程序的性能要求，如自动引导车辆和协作机器人，你就有了驱动电机最近趋势的因素。

“客户正在寻找让他们的机器对客户有更多价值的方法，”克里斯拉克利，高级经理全球平台商业化Kollmorgen(弗吉尼亚州Radford)。“他们希望提高正常运行时间、运营效率和能源效率。他们如何确保他们的机器运行的时间最长?他们是怎么把它缩小的?”

答案是利用电机技术和行业提供的最好的优势。

在经济衰退的余波中，许多公司的工程部门规模明显缩小。为了弥补损失，他们依赖供应商的帮助。卡斯滕·霍恩说:“如果你试图自己做所有的事情，你需要投资建立专门知识，”克森精密电机（秋天河，马萨诸塞州）。“如果您与一家可以访问该技术和专业知识的公司合作，它可以为您设计和生产产品的速度和质量提供大的优势。”然而，这一过程有一些挑战，他小心注意。特别是，需要管理伙伴关系。这可能是复杂且耗时的，特别是由于项目上的合作伙伴数量可以高达四到五个。“我们接管了一定数量的设计工作，需要通过产品重大整合。如果还有其他合作伙伴也涉及大量涉及，他们也会互相影响，需要进行管理。“

其他组织将内部工程视为一种让自己从竞争对手中脱颖而出的方式。新技术使它成为可行的，即使减少资源。“过去10年，一切都变了，”罗博•马斯特罗马泰(Rob Mastromattei)表示塞拉德运动（贝德福德，马萨诸塞州）。“它并没有在大厅中会议的工程师团队与一支来自十五家不同公司的销售人员进行了决定。产品令人更聪明。有关如何将事物放在一起以及如何设计系统的应用信息，单击鼠标可用。该行业刚刚进化，因此您不需要工程马力，您需要十或二十年前需要。“

表现更高
他们是否需要援助他们的工程，组织要求在比赛中获得优势。它们可能在相同的占地面积中需要更高的扭矩，或者在较小的占地面积中的扭矩相同。它们想要更高的效率，无论是降低能源需求还是支持电池操作系统，无论是在自动引导车辆（AGVS）还是便携式设备上。越来越越来越越来越兴趣的现代制造业倡议，如行业4.0正在推动更高层次的集成。

为了满足性能要求，主要制造商正在修改磁体材料和调整绕组。这些变化不仅增加了磁通量的大小，而且在某些情况下完全改变了磁通量路径。当然，挑战不仅在于设计系统，还在于能够可靠地大批量生产。

定制
为了获得竞争优势，系统设计者希望电机具有特定的属性。在这里，汽车制造商随时准备给他们。对于所有在工业上支持的目录，数量惊人的制造商认为定制不仅是可能的，而且是普遍和现成的。

定制可以大致分为两类。第一种是对股票设计进行小的修改。这种定制可能涉及不同的法兰，修改的孔模式，改变电缆连接器，齿轮比等。电机本身的功能一般不变，但机械特征被修改，更容易集成到系统的其余部分。例如，一个电机制造商可能会设计一个模块化外壳，使其易于修改。

Radley说:“我们的许多工业客户并不一定想要从头开始设计的东西，他们只是想要满足特定的机械要求。“在我们最新一代的发动机上，我们把发动机的前端铃铛单独放在外壳中。这样我们就可以在客户需要的时候交换这一部分。这没什么大不了的。”

第二类定制涉及改变电机的电磁元件。转子和定子的形状和尺寸可以完全不同，从而改变磁性。“我们看到许多要求增加功率密度相对于框架尺寸，”Jeff Nazzaro说，伺服电机和齿轮头的产品经理派克汉尼汾公司(新乌尔姆,明尼苏达州)。“他们告诉我们，标准目录中的产品信封尺寸太大了，并问我们能否在一个更小的信封中做一些不同的事情来增加功率。”

例如，一个电机可能被制造得更以铜为中心，匝数更大，定子上的电线厚度更厚。在永磁电机的情况下，磁铁的大小、形状和组成可以修改。这些变化的结果是更强的磁通量，提高了功率密度。其结果可能是在同一封装中具有更高的扭矩，或在较小的封装中具有相同的扭矩。

Parker Hannifin团队与Brammo合作，为公司的Empulse R电动摩托车建造定制电机。应用需要高功率密度和效率，以及水冷却。“可变堆叠长度和可变绕组配置的灵活性允许我们设计以适合可在最佳产品基础中使用的磁性，”Brammo的机械工程师Daniel Riegel说。在Daytona最近的速度测试中，摩托车达到了176英里/小时的速度。

定制设计需要超越纯粹的性能。如果原型成功了，就需要有一条直接的批量生产路径。制造设计需要从成本的角度检查每个部件。在制造环境中，时间等于金钱，所以过程本身需要检查。可能会添加对齐功能，或者加速测试的元素。材料也可能需要修改。纳扎罗描述了一个汽车项目，该项目在原型阶段使用了钢坯铝，但在制造阶段转向了铸造铝。

无框架电机
由于系统设计师寻求将其产品与竞争对手的产品区分开来，他们越来越转向无框的电机。在无框架电动机中，转子和定子作为独立部件运输，可直接集成到机器中（参见图1）。例如，机器人臂经常使用肘部和手腕接头的无框架电机。无框架电动机显影扭矩并移动关节而不需要轴。通常，传动装置集成到系统中。

Mastromattei说:“如果客户将他们的开发过程转变为高度集成他们的组装，以区别于他们的竞争对手，那么无框架电机技术对他们来说是一个使能因素。”“能够购买磁性元件，并将其集成到自己的机械装置中，对许多客户来说是一项优势。”

无框架的方法提供了很大程度的设计自由，但也需要工程技能，无论是设计还是集成。转子和定子分开发货，但必须在安装后对齐到非常紧的公差。在这里，系统设计师也向他们的供应商寻求帮助。拉德利说:“这个领域的客户通常会给市场带来的优势是，他们知道如何让协作机器人做它该做的事，处理来自系统的触觉和反馈。”“他们是控制方面的专家，但在如何将他们的软件所做的转化为实际的物理运动方面，他们不是专家。他们喜欢和我们这样的人打交道，因为我们看起来不像竞争对手。我们看起来像是它们的真正供应商。”

无框电机并不总是直接内置在设备中。对于需要特殊形状的应用，可以将无框架电机放置在定制的外壳中，以更有效地开发定制包。纳扎罗说:“当客户向我们提出的电机要求与目录上的任何产品都不匹配时，无框架电机通常比采用标准工业电机的内部工作方式将其转换成独特的东西更具适应性。”“我们找到了实现客户要求的动力和外壳的无框电机组件。然后，就只需要在铝制外壳上创造他们需要的功能了。”

更高的效率
多种因素推动了提高效率水平的需求。在我们的无线世界里，越来越多的应用需要电池驱动的系统。电机效率越高，电池寿命越长。这一点不仅适用于医疗设备和自主机器人，也适用于在生产设施和仓库中漫游的agv。增加功率密度可以最小化重量，节省电池寿命。

电动机的主要损耗机制之一是由在转子和定子的铁背形成的涡流引起的电阻加热。为了解决这个问题，这些结构通常是由非常薄的层叠在一起形成的。薄薄的绝缘层将它们隔开，以防止涡流在叠层之间跳跃;另一种不太常见的方法是使用粉末状的模芯。在这种情况下，涡流受限于单个金属颗粒的大小。这种方法大大减少了损失。缺点是，它的功率密度不像围绕层压设计的四个电机那么高。这种方法对较小的发动机比大的发动机更有效。

组织还寻求高效电机，以最大限度地减少其设施的能源消耗。软件电机公司开发了更新版本的开关磁阻电机达到90%或更高的效率。在开关磁阻电机中，定子极数与转子极数是不同的。开关电子按顺序激活定子绕组。转子转动，试图与定子磁极的磁场对齐。由于两极之间的不匹配，校准永远不会发生，转子继续转动。

开关磁阻电机的概念已经出现了一个多世纪，但直到有了微处理器，才得以实现精确的控制。在稀土磁泡沫时期，当它为泵、风扇、鼓风机和压缩机等日益昂贵的感应电动机提供了一种无磁替代方案时，这项技术重新成为人们关注的话题。

传统的模拟版本具有低功率密度，电子噪声和扭矩波动的问题。此外，电子产品本身是昂贵的，部分地抵消通过消除磁铁引入的节省。SMC旨在使用多种设计方法解决这些问题。与大多数开关磁阻电机不同，SMC版本比定子极（6-10个设计）与相对的相反的相反，SMC版本具有更多的转子杆。更重要的是，SMC设计使用数字与模拟处理进行控制。

软件汽车公司(Software motor Company, SMC;加州桑尼维尔)。“我们真的从头开始重新设计了它。事实证明，软件定义的控制使我们能够解决所有其他问题，如提高功率密度和显著提高效率。”通常情况下，当交流感应电动机体积过大时，效率只能达到70%左右。SMC电机表现出平坦的效率曲线约90%或更好。

该公司目前正在专注于较小的电机版本。路线图要求在未来几个月内释放15个HP电机，这将使它们定位为大型建筑的环境控制。

集成系统
有限的工程技术和高度特定的应用要求的结合，导致了应用特定的集成电机组件的趋势。例子包括用于自动引导车辆和其他移动机器人的牵引电机和转向电机(见图2)。

“当你在设计某种机器人系统时，要处理需要组合在一起的多个部件，这是很有挑战性的，”杰夫·希勒(Jeff Shearer)说结盟运动技术（阿默斯特，纽约）。“如果您尝试从多个供应商提供这些组件，则会有额外的挑战 - 传统上，您需要一个拟合问题等。您需要一名工程师，他们将理解每件拼图并将其所带到一起。通过集成的子组件，没有这种专业知识的OEM可以立即购买完整的运动解决方案。“

这些类型的集成组件提供了许多优势。一般来说，它们更紧凑。他们消除了外部电缆之间的电机，驱动器和反馈组件。OEM技术人员通常只需要在物理组装上安装一个螺栓，然后进行一个电气连接，而不是进行所有这些连接。这增加了可靠性并减少了故障点。

集成程序集带来其他好处。单独的元素是针对应用程序的。如果有必要，他们将被选择和/或制造符合标准。由于制造商能够批量采购组件，集成组件的成本通常低于一组离散组件。

外骨骼正在开发中，应用范围从帮助残疾人到为士兵供电，再到帮助工厂工人处理沉重的负载。特别是对于非军事应用，尺寸和成本控制是至关重要的(参见图3)。

“您需要满足exoSkeletons的要求列表，”Horn说。“最大的要求是最小化系统的大小。如果您完成了组装，则增加重量和成本。如果使用高度集成的版本，可以最大限度地减少成本并获得组件的大小，以便它们可以适合一个人的裤子。这是目标。“

今天的应用程序比以往任何时候都要求更高。原始设备制造商和其他系统设计师有许多选择电机，以满足他们的需求。指定解决方案的过程从收集尽可能多的应用程序细节开始。调用扭矩数字不会得到最好的结果。提供尽可能多的细节的应用程序，并接触到运动供应商的过程中尽可能早。