无刷直流电机的五大主流应用场景分析
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近年来，我国中小型电机和微特电机行业发展迅速，其中无刷直流电机以其高效低噪等特点逐渐取代有刷电机，成为行业应用的一颗新星。这一点，在中国领先的外包服务平台快包上有着较为突出的体现。据悉，在快包100 的电机控制任务中，无刷电机以78%的占比几近垄断了平台电机控制任务需求。以下，笔者通过一些案例，为读者解析当今直流无刷电机的一些主流应用场景。
图一：快包平台电机控制类任务占比，无刷直流电机占比78% 主流应用场景一：工业设备用无刷直流电机 工业应用场景对设备的精度、效率、性能等都有着较高的要求。在一些要求精确控制速度和位置的轻工机械中大多采用无刷电动机。如快包平台发布的“电机控制保护，状态监测”任务就是应用在工业投料机上。 案例名称：电机控制保护，状态监测 应用领域：工业机械 主控芯片：Altera 开发价格：10000元 案例详情：据快包产品经理介绍，此案例应用在工业投料机上。雇主要求有四种电机控制状态：1 1，2 1;4 1;6 1;四种控制， 1代表投料机。因其应用在工业领域，对电路的监测保护有较高要求，主要有 ①.缺相，短路，开路三种状态，返回状态信息给DTU;空开作为二级保护。 ②.检测到当前路数出现故障，自动开启下一路(自动/手动)，返回状态信息给DTU结果; ③.用拨码开关确定各路输出电流(负载); ④.7路按键，6路增氧机控制，1路投料机控制; ⑤.6路双色LED灯增氧机状态显示：绿色代表正常，红色代表异常，没亮代表关闭;一路投料机LED状态显示;反馈状态信息给DTU;目前，此项目正在协商当中。 主流应用场景二：汽车用无刷直流电机 随着汽车向节能和环保方向的发展，包括无刷直流电机在内的高效永磁电机在汽车中具有很好的应用前景。电机除了可以作为汽车驱动的核心部件外，还可以用在汽车空调、雨刮器、电动车门安全气囊、电动座椅等驱动上。笔者从旁了解到，快包平台的“带霍尔传感器的直流电机控制”案例即用在汽车上的雨刮器驱动。 案例名称：带霍尔传感器的直流电机控制 应用领域：汽车电子 主控芯片:ATMEL ATMEGA88PA 开发价格：10000元 案例详情：此案例应用在汽车电子当中，雇主要求控制电机在指定位置正转动/反转动，根据堵转情况控制电机位置。截至今日，此任务已经吸引近400人的关注，申请人数达15人。据悉，通过快包平台的协商沟通，此任务的雇主和服务商正在确认对接当中，相信不久便可达成合作意向。 主流应用场景三：医疗器械用无刷直流电机 随着国内医疗技术水平的发展和人们生活水平的提高，对医疗器械的实用性以及体验度要求亦日益严苛。如骨科医疗器械由于手术的需要，要求其动力系统能在较宽的范围连续变速，以适应铣缝、钻孔、锯等种场合的要求。现有骨科医疗器械用驱动电机是单相交直流串励电机及电压调节器，噪声非常大。 由于电刷和换相器的存在，致使手术前无法消毒，给手术的效果造成一定的影响，需要定时更换电刷及电机维护。而无刷直流电机却不存在以上隐患，作为驱动系统，其低噪音、宽范围调速、体积小、重量轻等特点，无疑是医疗器械的最佳选择。 案例名称：电机转速控制电路 应用领域：医疗器械 芯片品牌：TI/德州仪器 开发价格：10000元 案例详情：此案例的雇主想要做一个验尿用离心机，需要通过对电机的转速控制来分离尿液成分。据悉，此项目已经吸引超过40余位资深工程师的目光，任务火爆程度可见一斑。 主流应用场景四：家电用无刷直流电机 空调和冰箱中都有压缩机电机，传统的压缩机用电机通常为异步电机，其频率和功率因数较低，采用变频技术以后，情况有所改善。2009年末，英国戴森公司第一款无叶风扇出世，标志着无刷直流电机由工业应用向智能家电的渗透。 如今，家用吸尘器，搅拌机，电吹风机，摄像机和电风扇等其它电器也在逐步采用无刷直流电机代替传统的的单相异步电机。无刷直流电机不仅能克服传统家用电机的部分缺点，给人们的居家生活带来更高的舒适性，还能降低能源损耗，更好的实现能源的可持续性。以下笔者将以快包发布的“吊扇无刷电机控制器”予以说明。 案例名称：吊扇无刷电机控制器 应用领域：家用电器 主控芯片：ST Micro/意法半导体 开发价格：2000元 案例详情：据快包产品经理介绍，该任务雇主已完成基本的电路功能设计，需要控制无刷电机的转速，通过转速控制风量恒定，风量自动补偿，风量档位为高中低档三个档位。寻求有相关工作经验的工程师完成电机调速部分控制，目前，该项目已在工作中。 主流应用场景五：电动车用无刷直流电机 目前电起动摩托车的起动电机和磁电机是两台各自独立的电机，发动机结构复杂，超越离合器打滑时会严重影响电动车的起动特性，起动电机通过电刷换向，电刷磨损严重，需要经常维护。 直流无刷起动磁电机是将直流无刷起动电机与磁电机合二为一，井将电子换向技术应用于起动电机，它省掉了减速机构和超越离台器，有效地简化了发动机结构，提高了运行可靠性，将成为今后的发展主流。本案例的雇主便是嗅到其中商机决心开发无刷直流电机电动车。 案例名称：中小功率电动车电机控制器(500-1500W) 应用领域：智能交通 主控芯片：51单片机 开发价格：20000元 案例详情：该任务应用于电动自行车以及电动摩托车当中，随着无刷电机的成熟于发展，以节能环保为口号的电动车正悄然新起。雇主看到电动车市场风向，想开发一款中小功率的电动车，此方案主要采用单片机控制方案，输出功率要求在500W-1500W当中，因其用在交通工具上，故而对系统效率以及可靠性有较高要求，此项目目前正在确认中。 通过以上快包案例不难看出，相较于其它类型电动机，直流无刷电动机有着更优越的性能，已广泛渗透到日常生活和工业设备领域当中，具有良好的市场前景。当然，随着直流无刷电机风口的涌入，越来越多的企业选择通过项目外包的方式进行产品开发，以实现最小的成本完成产品开发利益最大化。 |
