11月8日,由<電子發(fā)燒友>主辦的《2019電機(jī)控制先進(jìn)技術(shù)研討會(huì)》在深圳南山科興科學(xué)園盛大開幕。大會(huì)得到了來自國際和國內(nèi)電機(jī)產(chǎn)業(yè)上下游代表企業(yè)的大力支持。作為高級(jí)別的交流盛會(huì),本次大會(huì)旨在促進(jìn)國內(nèi)電機(jī)產(chǎn)業(yè)的跨界交流及合作。
電機(jī)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。只要是運(yùn)動(dòng)的地方就可能有電機(jī)存在。據(jù)美國電機(jī)工程學(xué)會(huì)AIEE調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,2016年全球工業(yè)電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模約為6139億美元,2017年全球工業(yè)電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模再6350億美元左右,2019-2017年符合增長率約為7.68%。我們預(yù)測(cè),未來5年,全球工業(yè)電機(jī)市場(chǎng)有望以7%-7.5%的年綜合增長率發(fā)展,預(yù)計(jì)再2020年將突破8000億美元,至2023年達(dá)到9500億美元。
在智能家電、汽車等熱門應(yīng)用領(lǐng)域,電機(jī)要求控制技術(shù)能提升性能和效率,同時(shí)具有高性價(jià)比,哪些技術(shù)和方案符合應(yīng)用趨勢(shì)的需求?來自ADI、ST、MPS、靈動(dòng)微、銳駿半導(dǎo)體、八達(dá)威、中創(chuàng)機(jī)電、山東艾磁、上海永銘電子、吉林華微斯帕克等業(yè)內(nèi)廠商與專家在大會(huì)期間分享了各自觀點(diǎn)。
靈動(dòng)微:MM32 MCU新品系列助力垂直行業(yè)智能化市場(chǎng)
靈動(dòng)微電子MCU產(chǎn)品事業(yè)部市場(chǎng)總監(jiān)黃致愷先生表示,靈動(dòng)微作為一家本土的MCU廠商,最大的優(yōu)勢(shì)是接近無刷直流電機(jī)生產(chǎn)研發(fā)與市場(chǎng)的地利優(yōu)勢(shì),可以快速提供給客戶定制化、高性價(jià)比解決方案。靈動(dòng)微在研發(fā)上不僅做MCU芯片設(shè)計(jì),還投入軟件和硬件工具,致力于構(gòu)建整個(gè)立體的后臺(tái)體系。智能云臺(tái)、智能工具、智能風(fēng)機(jī)、智能機(jī)器人、智能機(jī)器、智能掃地機(jī)等30多款新品都是靈動(dòng)微和客戶合作的代表產(chǎn)品。
圖:靈動(dòng)微電子MCU產(chǎn)品事業(yè)部市場(chǎng)總監(jiān)黃致愷先生。
靈動(dòng)微電子自2018年新增的MM32SPIN系列產(chǎn)品,就是針對(duì)電機(jī)市場(chǎng)量身訂制的,除了規(guī)劃設(shè)計(jì)更專業(yè)的微控制器(MCU)之外,更整合了功率的組件,大幅降低了客戶生產(chǎn)的成本和提高良率,并且與其他知名的國產(chǎn)功率級(jí)元器件(包含MOSFET,IGBT,converter與Gatedriver)一起提供給客戶更具競(jìng)爭(zhēng)力的整體方案。針對(duì)智能家電、新能源汽車、民用到工業(yè)電機(jī)產(chǎn)品、無線MCU和顯示器領(lǐng)域,靈動(dòng)微都提供了MM32系列產(chǎn)品進(jìn)行覆蓋。
在智能工業(yè)與電機(jī)市場(chǎng),短短一年內(nèi)靈動(dòng)微MCU市場(chǎng)份額從個(gè)位數(shù)成長到20%,黃致愷總結(jié)客戶的反饋是:第一個(gè)送樣客戶對(duì)我說,車規(guī)設(shè)計(jì)是耐高溫140度,經(jīng)過全載3個(gè)小時(shí)和高溫測(cè)試,設(shè)計(jì)余量足夠,產(chǎn)品的穩(wěn)定性有保證。
以MM32SPIN系列MCU產(chǎn)品如何在電機(jī)系列產(chǎn)品中脫穎而出為例,黃致愷表示,MM32SPIN系列MCU產(chǎn)品結(jié)合電機(jī)、馬達(dá)、電源以及更高整合度部分。這款產(chǎn)品的性能讓與會(huì)來賓體驗(yàn)到MM32SPIN系列MCU產(chǎn)品強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)力以及開放合作的生態(tài)理念。
ADI:伺服控制技術(shù)方案致力于工業(yè)自動(dòng)化和電動(dòng)汽車新領(lǐng)域
圖:ADI亞太區(qū)工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)市場(chǎng)部經(jīng)理于常濤分享。
ADI亞太區(qū)工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)市場(chǎng)部經(jīng)理于常濤表示,ADI在電機(jī)控制可以分成兩大方向,一是運(yùn)動(dòng)控制,另一個(gè)是過程控制。過程控制主要是一些現(xiàn)場(chǎng)儀表,運(yùn)功控制是傳統(tǒng)的伺服機(jī)器人。于常濤認(rèn)為,電機(jī)控制器是相對(duì)成熟的工業(yè)應(yīng)用,算法是電機(jī)控制的核心,ADI 能力集中在硬件方案上。
ADI主要關(guān)注的領(lǐng)域是在工廠自動(dòng)化,比如一些測(cè)試設(shè)備,機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床,另外市場(chǎng)的增長點(diǎn)在電動(dòng)汽車領(lǐng)域,ADI將會(huì)在電動(dòng)汽車方面推出一些針對(duì)性的電機(jī)控制的方案。
于常濤分享了ADI的產(chǎn)品家族,公司在若干年前推出的兩款產(chǎn)品AD7401和AD7400,到現(xiàn)在仍然在應(yīng)用中,2014年至2016年間,公司又推出多款產(chǎn)品、AD7405、AD7403、AD7402-8、AD7403-8等,這些產(chǎn)品在性能和成本上都做了優(yōu)化,去年底,公司推出了新一代ADuM770x,這一類產(chǎn)品跟之前產(chǎn)品相比做得更加全面,加入了隔離技術(shù)等多種技術(shù)功能。
意法半導(dǎo)體:BLDC電機(jī)市場(chǎng)興起,高效構(gòu)建電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
圖:ST電機(jī)控制高級(jí)應(yīng)用開發(fā)工程師蔡成攀演講《ST三相電機(jī)解決方案》。
“電機(jī)控制已經(jīng)成為一個(gè)潛力市場(chǎng)。ST在三相電機(jī)控制方面具備深厚的經(jīng)驗(yàn)。ST加強(qiáng)中國的研發(fā)力量,從歐洲的研發(fā)轉(zhuǎn)向深圳和上海加大研發(fā)力度。聚焦客戶的設(shè)計(jì)參考,提供硬件、軟件和整體方案?!癝T電機(jī)控制高級(jí)應(yīng)用開發(fā)工程師蔡成攀表示,”我們?cè)?015年在深圳設(shè)立了電機(jī)控制工程中心。電機(jī)控制工程中心主要的任務(wù)有設(shè)計(jì)、客戶支持和咨詢?nèi)蠊δ?。包括HW參考設(shè)計(jì)、應(yīng)用板和面向ST MC庫的FW應(yīng)用模塊設(shè)計(jì);日??蛻糁С?、新型算法研究等等。我們可以根據(jù)客戶需求,提供定制化的產(chǎn)品?!?/p>
圖:ST電機(jī)控制領(lǐng)域產(chǎn)品17年發(fā)展歷程。
蔡成攀認(rèn)為,與傳統(tǒng)單相感應(yīng)電機(jī)相比,具有逆變器解決方案的三相BLDC電機(jī)壓縮機(jī)已成為新的市場(chǎng)趨勢(shì)。ST目前可以支持的電機(jī)類型包括三相電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、DC有刷電機(jī)、通用電機(jī)和AC負(fù)載,其中三相電機(jī)的應(yīng)用范圍涵蓋家用電器,洗衣機(jī),空調(diào),冰箱,吸塵器,洗碗機(jī),廚房機(jī)器人,廚房油煙機(jī)等。
蔡成攀介紹說,自從2017年ST推出ST Spin系列產(chǎn)品以來,已經(jīng)在多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域獲得應(yīng)用,比如說水泵、低壓風(fēng)扇等產(chǎn)品。目前ST Spin產(chǎn)品的出貨主要是ST Spin32F0產(chǎn)品,該產(chǎn)品是基于Arm Cortex M0的,未來ST還將會(huì)根據(jù)市場(chǎng)需求,推出運(yùn)算資源更加豐富的不同Cortex內(nèi)核,和有更大電流驅(qū)動(dòng)能力的Spin系列產(chǎn)品。
目前ST從5.0開始更新的電機(jī)控制SDK,支持STM32 CubeMX工具。新的版本簡(jiǎn)化了用戶開發(fā)和使用流程,結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單,讓工程師調(diào)試更加方便。具有完整的STM32 MC(Motor Control)材料的接入點(diǎn)。
MPS:磁編碼器及電機(jī)驅(qū)動(dòng)
圖:MPS 資深FAE 環(huán)巍巍分享。
MPS資深FAE環(huán)巍巍認(rèn)為,與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的磁感應(yīng)技術(shù)相比,MPS MagAlpha系列具有獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)。MagAlpha傳感器使用獲得專利的SpinAxisTM霍爾測(cè)量技術(shù),以數(shù)字格式提供瞬時(shí)角度位置。SpinAxisTM使用一種相位檢測(cè)方法,消除了對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)使用的模數(shù)轉(zhuǎn)換或復(fù)雜角度計(jì)算的任何需求。
MPS 的產(chǎn)品主要以驅(qū)動(dòng)為主,應(yīng)用在無人機(jī)以及一些工業(yè)和家用領(lǐng)域,環(huán)巍巍介紹,憑借公司獨(dú)有的算法,產(chǎn)品可以在成本、精度、速度和壽命等等上都具有非常大的優(yōu)勢(shì)。在此次大會(huì)上,環(huán)巍巍展示了多款新品,MA731、MA780、MAQ430 和MAQ470等等,其中MA780可以應(yīng)用在智能門鎖等一些低功耗的應(yīng)用中,MAQ430 和MAQ470 可以在汽車的油泵和水泵中進(jìn)行使用。
銳駿半導(dǎo)體:應(yīng)對(duì)BLDC高性能驅(qū)動(dòng)中的MOSFET應(yīng)用
銳駿半導(dǎo)體是一家功率器件提供商,產(chǎn)品主要應(yīng)用在無人機(jī)、風(fēng)扇電機(jī)、扭扭車、平衡車、自行車等領(lǐng)域。在此次研討會(huì)上,銳駿半導(dǎo)體、銳駿學(xué)院院長文茂強(qiáng)介紹,銳駿產(chǎn)品現(xiàn)已覆蓋6英寸、8英寸和12英寸,其中6英寸為0.35μm IC產(chǎn)品系列,8英寸為single Trench MOS,SGT,SuperJunction等產(chǎn)品,12英寸已成功開發(fā)出中壓MOSFET。
圖:銳駿半導(dǎo)體、銳駿學(xué)院院長文茂強(qiáng)分享。
文茂強(qiáng)認(rèn)為,對(duì)于生產(chǎn)同樣一片晶圓,12英寸所用的生產(chǎn)時(shí)間,能源消耗、氣體、酸液及環(huán)境支持成本等與8英寸一樣,產(chǎn)出芯片顆粒數(shù)卻增加了2.3倍,故從長遠(yuǎn)角度來看,12英寸芯片具有更大的的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保優(yōu)勢(shì)。
銳駿半導(dǎo)體的MOSFET產(chǎn)品有4個(gè)型號(hào)可以應(yīng)用在無刷伺服電機(jī)上,包括RUH3051M、RUH30100M、RUH30120M、RUH30150M,這四個(gè)型號(hào)都采用DFN5*6封裝;20多個(gè)產(chǎn)品型號(hào)可以應(yīng)用在電動(dòng)工具電機(jī)上,包括可以應(yīng)用在48V電機(jī)、60-64V電機(jī)、72V點(diǎn)擊、84V電機(jī)、96V電機(jī)和114-120V電機(jī)。
八達(dá)威:消費(fèi)升級(jí)下,小家電帶動(dòng)BLDC持續(xù)增長
圖:八達(dá)威市場(chǎng)總監(jiān)劉波分享BLDC行業(yè)應(yīng)用熱點(diǎn)。
八大威市場(chǎng)總監(jiān)劉波表示,全球電機(jī)市場(chǎng)需求旺盛,穩(wěn)健增長態(tài)勢(shì)明顯,電動(dòng)汽車、HVAC對(duì)于BLDC的應(yīng)用起到了推動(dòng)了作用,節(jié)能趨勢(shì)也是重要推動(dòng)力之一,并強(qiáng)調(diào)AI可能是下一個(gè)BLDC應(yīng)用關(guān)注的入口。
具體而言,BLDC(無刷直流電機(jī))市場(chǎng)發(fā)展勢(shì)頭正勁。據(jù)Grand View Research數(shù)據(jù)顯示,2018年全球BLDC市場(chǎng)達(dá)153億美元;預(yù)計(jì)未來幾年內(nèi)將主要在電動(dòng)汽車市場(chǎng)的推動(dòng)下,BLDC市場(chǎng)將快速增長。并且市場(chǎng)潛力巨大,吸引了很多參與者??峙骂A(yù)計(jì)未來幾年競(jìng)爭(zhēng)將非常激烈。
據(jù)劉波指出,消費(fèi)升級(jí)下小家電也是帶動(dòng)BLDC持續(xù)增長的重要應(yīng)用市場(chǎng)。在浴霸行業(yè),隨著應(yīng)用場(chǎng)景的不斷升級(jí)變化,從燈暖型、燈風(fēng)暖結(jié)合至浴室整體空氣管理智能化,對(duì)BLDC的性能提出了更為嚴(yán)苛的要求。而八達(dá)威浴霸DEMO機(jī)恰恰可以解決此類問題,產(chǎn)品具有優(yōu)良的特性,在調(diào)光、無線或語音控制等方面為客戶提供定制化需求,并強(qiáng)調(diào)了人工智能(AI)賦能為客戶創(chuàng)造更大價(jià)值。
華微:智能功率模塊是未來的發(fā)展方向
圖:華微趙連奎演講《電機(jī)驅(qū)動(dòng)用功率半導(dǎo)體器件》
吉林華微斯帕克電氣有限公司總經(jīng)理趙連奎演講的主題是電機(jī)驅(qū)動(dòng)用功率半導(dǎo)體器件。他指出,在全球半導(dǎo)體功率器件市場(chǎng),智能功率模塊(IPM)將是未來重要的發(fā)展方向。并預(yù)估2023年全球功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到220億美元規(guī)模。
趙連奎坦言,IPM的優(yōu)勢(shì)在于集成 IGBT/MOS, FRD, BSD, Resistor, HVIC等多種器件;簡(jiǎn)化PCB布線,內(nèi)置過流、過溫、欠壓、短路、輸入邏輯糾錯(cuò)等各種硬件保護(hù);不用調(diào)整驅(qū)動(dòng)電路,優(yōu)化了控制的靈活性,減少方案開發(fā)時(shí)間,利于生產(chǎn)管理;一定程度上縮小了功率環(huán)路,減少雜散電感、寄生電容和電阻,降低系統(tǒng)干擾。
從全球IPM市場(chǎng)來看,ST、東芝、富士、三肯、羅姆等企業(yè)紛紛搶占IPM市場(chǎng)。譬如,三菱中小功率模塊,SUPER MINI封裝5~50A的智能功率模塊,最近兩年推出SLIMM外形;英飛凌(IR)中小功率智能功率模塊為2A~5ADIP/SOP和DQFN。
縱觀國內(nèi)市場(chǎng),中小功率智能功率模塊的主流廠家主要有美的、格力、士蘭、華微等。士蘭是2010年建立的模塊產(chǎn)線,主要產(chǎn)品為DIP23 、DIP24、26、27產(chǎn)品,HVIC、IGBT、MOS都是自己生產(chǎn)和封裝。比亞迪模塊做的比較早,功率模塊DIP27的DBC的結(jié)構(gòu),HVIC、IGBT芯片自產(chǎn)。華微電子智能功率模塊是2013年建立,主要產(chǎn)品為DIP23 2A~5A智能功率模塊及DIP25、27、296A~30A智能功率模塊,并且自主開發(fā)工業(yè)及汽車模塊,芯片及封裝全部自主生產(chǎn)。
上海永銘:新型鋁電解電容在BLDC驅(qū)動(dòng)與控制中三大優(yōu)勢(shì)
圖:上海永銘電子資深工程師成琳。
上海永銘電子資深工程師成琳指出,目前傳統(tǒng)的液態(tài)鋁電解電容會(huì)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制帶來一系列問題,而固液混合鋁電解電容恰恰可以很好解決此類問題,具體為:可以實(shí)現(xiàn)線路中諧波更小, 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行更穩(wěn)定;為EMI/EMC的穩(wěn)定做出貢獻(xiàn);固液混合電容的濾波工作中幾乎不會(huì)發(fā)熱,電容性能更有保證,同時(shí)也降低電機(jī)的散熱需求;有更強(qiáng)的耐紋能力和更優(yōu)秀的濾波效果,同時(shí)固液混合電容的體積更小,占用更少的線路安裝空間。并在車載、通訊基站、電機(jī)等終端市場(chǎng)有很好的應(yīng)用。
永銘新推出的高壓鋁電解電容同樣具有三大優(yōu)勢(shì)。第一、具備更低的ESR更好的濾波效果平?;蜑V波過程中發(fā)熱更?。坏吐?a href="http://wenjunhu.com/tags/電流/" target="_blank">電流,低功耗;第二、長期高溫環(huán)境下電性能參數(shù)穩(wěn)定;第三、更薄型化、更小型化的設(shè)計(jì),支持電機(jī)驅(qū)動(dòng)線路的進(jìn)一步小型化和薄型化。
中創(chuàng)機(jī)電:BLDC的發(fā)展和設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及案例分析
圖:中創(chuàng)機(jī)電科技(深圳)有限公司總經(jīng)理王如。
會(huì)上,中創(chuàng)機(jī)電科技(深圳)有限公司總經(jīng)理王如分享了BLDC的發(fā)展和設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及三個(gè)BLDC應(yīng)用工程落地案例。從應(yīng)用市場(chǎng)、設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)特點(diǎn)入手。它們分別是BLDC在電動(dòng)工具、按摩器及風(fēng)機(jī)行業(yè)的應(yīng)用。
比如在電動(dòng)工具行業(yè),無刷直流電機(jī)的大批量應(yīng)用勢(shì)不可擋。王如指出,因?yàn)楣?jié)能的需求,目前全球每年生產(chǎn)大約2億臺(tái)各種類型的電動(dòng)工具及園林工具,每年耗費(fèi)的電能及相關(guān)的能源數(shù)以億計(jì),但縱觀整個(gè)電動(dòng)工具行業(yè),傳統(tǒng)低效率的電機(jī)還占有超過95%以上的份額,那么成功地把無刷直流電機(jī)應(yīng)用到電動(dòng)工具行業(yè)就勢(shì)在必行。
王如還強(qiáng)調(diào)說,BLDC會(huì)隨著半導(dǎo)體、鋰電等相關(guān)技術(shù)行業(yè)的發(fā)展而得到大批量應(yīng)用。同時(shí)也會(huì)取決于優(yōu)秀設(shè)計(jì)工程師的卓越設(shè)計(jì),推動(dòng)無刷直流電機(jī)在相關(guān)行業(yè)的無縫匹配應(yīng)用。
艾磁驅(qū)動(dòng):開關(guān)磁阻電機(jī)存在四大技術(shù)難點(diǎn)
圖:山東艾磁驅(qū)動(dòng)科技董事長于可浩。
無數(shù)直流電機(jī)(BLDC)市場(chǎng)會(huì)越來越大,應(yīng)用覆蓋中小高壓市場(chǎng)。山東艾磁驅(qū)動(dòng)科技董事長于可浩在會(huì)上表示,開關(guān)磁阻電機(jī)(SRD)實(shí)際也是廣義的BLDC,它是磁阻式電機(jī)的一種形式,是步進(jìn)電機(jī)的一種。并強(qiáng)調(diào),SRD既可以做成小電機(jī)也可以做成中、大型電機(jī)。即適合低速運(yùn)行,也適合開發(fā)成高速和超高速電機(jī)。
由于其高性能優(yōu)勢(shì),開發(fā)技術(shù)難度較高,這是一個(gè)不低的門檻。據(jù)于可浩指出,SRM存在四大技術(shù)難點(diǎn):一是開關(guān)磁阻電機(jī)是機(jī)控一體化產(chǎn)品。SRD系統(tǒng)是由電機(jī)及其控制裝置構(gòu)成的不可分割的整體,設(shè)計(jì)時(shí)必須從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),對(duì)電機(jī)模型和控制策略綜合考慮,進(jìn)行全局優(yōu)化設(shè)計(jì)。單一做電機(jī)和控制器,都不能做好。
二是開關(guān)磁阻電機(jī)是高度非線性的時(shí)變系統(tǒng),電流和扭矩關(guān)系非常復(fù)雜。SRD工作原理和結(jié)構(gòu)都很簡(jiǎn)單,但由于電機(jī)的雙凸極結(jié)構(gòu)、磁路飽和、渦流和磁滯效應(yīng),加上電機(jī)運(yùn)行期間的開關(guān)性和可控性,使得電機(jī)的各個(gè)物理量隨轉(zhuǎn)子位置變化,定子繞組的電流和磁通波形級(jí)其不規(guī)則,難以用傳統(tǒng)電機(jī)的方法解析計(jì)算、建模。
三是開關(guān)磁阻電機(jī)的低速振動(dòng)和噪音。SRD是非線性的,傳統(tǒng)的平均轉(zhuǎn)矩控制比如電流斬波和角度位置控制,都未考慮非線性和換相時(shí)的轉(zhuǎn)矩平滑過渡問題,因此瞬時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩存在較大脈動(dòng),特別是低速時(shí)的速度振蕩。從而成為主要噪音源。
最后,開關(guān)磁阻電機(jī)的專用性強(qiáng)。開關(guān)磁阻電機(jī)是控制類電機(jī),控制參數(shù)多而且靈活。需要根據(jù)不同工況需求來設(shè)計(jì)、開發(fā)不同特性的產(chǎn)品。因此,產(chǎn)品的通用性較差,增加了普及難度。
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