干貨！電機智能化轉(zhuǎn)型的三大應(yīng)用要點

智能化轉(zhuǎn)型過程，電機行業(yè)存在的應(yīng)用要點相輔相成。

目前，在“雙碳”政策和智能化發(fā)展趨勢下，傳統(tǒng)的電機行業(yè)正朝著智能電機方向轉(zhuǎn)型。不論是上游的器件供應(yīng)商，還是下游的電機整機廠商，都在想方設(shè)法為客戶提供更優(yōu)的解決方案，以滿足終端市場的應(yīng)用需求。第19屆(杭州)電機驅(qū)動與控制技術(shù)研討會匯聚了來自靈動股份、PI、國民技術(shù)、臥龍電氣、寶時得、江南電機、博世等電機行業(yè)上下游的專業(yè)人士，期間就電機行業(yè)在驅(qū)動與控制中的創(chuàng)新應(yīng)用、對32位MCU應(yīng)用需求和節(jié)能減排等話題進行了深度探討。

電機驅(qū)動與控制的創(chuàng)新應(yīng)用

電機驅(qū)動與控制猶如電機技術(shù)發(fā)展的兩駕馬車。作為方案提供商，靈動股份其實一直在電機驅(qū)動和控制系列產(chǎn)品上花了很多精力，不斷進行創(chuàng)新和應(yīng)用迭代。目前靈動股份不僅提供算法的平臺化解決方案，節(jié)省工程師學習時間，同時提高整個芯片的系統(tǒng)集成度，而且一直迭代不同控制方案上的算法。

其實不同的電機應(yīng)用，都會有對應(yīng)的項目難點。客戶對于電機驅(qū)動芯片的高溫、高濕、腐蝕、震動和可靠性上有很高的要求。如何做到更高的可靠性，更高的效率，更高的算力，并且實現(xiàn)更高的性價比，成為主要的產(chǎn)品問題。雖然有些要求相互之間矛盾，但靈動股份其實已經(jīng)有了一些對應(yīng)的辦法。據(jù)了解，靈動股份的產(chǎn)品一直在迭代，他們用最新的工藝去使得產(chǎn)品的性價比做得更高，然后用最優(yōu)的工藝設(shè)計和實驗把產(chǎn)品質(zhì)量可靠性問題解決，并取得良好效果。

PI應(yīng)用工程師吳樹祿介紹，PI提供了半橋的電機驅(qū)動解決方案，可以節(jié)省生產(chǎn)工藝，并且在內(nèi)部做了各種保護機制，可以減少從產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)到上市時間。尤其對于出口來說，PI通過了在北美市場上家電都需要的認證要求。相對來說，PI的器件效率會非常高，DEMO板幾乎都做到99.2%以上，可以大大節(jié)省能源。

吳樹祿認為，從MCU控制角度來說，如果精度控制得越好，MCU的速度性能會進一步提升?；旧蠈τ趩蜗嗟?a target="_blank">電機控制，PI在節(jié)省成本，同時會去掉一些必要的硬件。如果能通過優(yōu)化算法來解決，就可以大大減少PCB的成本和面積，提高生產(chǎn)工藝。

對于下游的電機整機廠商來說，以前電機使用銅和鐵等材料，比較容易形成同質(zhì)化競爭，企業(yè)的核心競爭力不強。產(chǎn)品數(shù)字化變革之后，電機變得更加智能，公司主要通過電機加控制、加模塊的系統(tǒng)解決方案或者讓電機帶控制或模組，以成套的解決方案給到客戶，以提高產(chǎn)品的競爭力，改善公司盈利能力。

從控制角度來講，目前很多國產(chǎn)MCU對標瑞薩、ST等等進口MCU，國內(nèi)成熟的軟件也有，但是很多國產(chǎn)方案的啟動可靠性、軟件的兼容性等方面在苛刻的特殊環(huán)境下使用還是會有一些問題?？刂飘a(chǎn)品的不良率、可靠性等方面，國內(nèi)只能是通過增加它的余量來使用。

臥龍電氣電控產(chǎn)品線所長胡鋒表示：“從性能上來講，我覺得應(yīng)該倒是沒有什么問題，但是響應(yīng)方面可能不是它本身有問題，但是客戶需求在提升，要求反應(yīng)速度很快。MCU的底層算法存在的差距，我覺得可能還是要改?！?/p>

32位MCU在電機控制中的應(yīng)用與需求

相比于8位MCU和16位MCU，32位MCU的運算能力更強，能滿足高速處理的需求，多用于解決復雜場景的問題，目前已廣泛應(yīng)用于智能家電、智能家居以及智能電機等領(lǐng)域。

電機行業(yè)在智能化轉(zhuǎn)型過程中，對32位MCU的需求也越來越多。據(jù)透露，臥龍電氣目前在電機上基本都是使用32位MCU，使用量可達百萬級。

蘇泊爾廚衛(wèi)工程師張中良就說道：“我進入電機行業(yè)后，在2016年已經(jīng)經(jīng)歷過8位MCU和16位MCU的過程。現(xiàn)在32位MCU的領(lǐng)域，我認為已經(jīng)有非常大的優(yōu)勢。因為這幾年它的成本開始降下來，同時它的外設(shè)資源和內(nèi)部可控的方法對于工程師來講，已經(jīng)越來越簡單?！?/p>

據(jù)張中良介紹，目前變頻技術(shù)對MCU的計算軟件外設(shè)要求比較高，8位MCU和16位MCU已無法滿足一些特殊的應(yīng)用場景。MCU控制方面，公司產(chǎn)品使用32位MCU基本上也占據(jù)了百分之六七十。尤其是物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品，8位MCU根本就沒辦法去滿足應(yīng)用需求。他認為，未來8位MCU和16位MCU應(yīng)該會被32位MCU全面取代。

目前電動工具對尺寸的要求比較高，功率密度越做越大，因此電動工具對于電機控制主要是集成化的要求，一般32位MCU的ARM M0內(nèi)核性能也基本夠用，但是也不排除今后使用FOC控制方案。

對芯片而言，寶時得科技湛康認為，單片機集成化程度要高，需要集成運放比較器，預驅(qū)，甚至是IDO，可以大大減少線路板面積。因為工具小型化后，安裝空間比較緊湊，需要PCB尺寸盡量小。

江南電機工程師王金海也表示：“隨著電機控制發(fā)展越來越成熟化，我們作為電機的生產(chǎn)廠商，希望32位MCU以后能夠做得更集成化，把更多保護功能、控制算法更貼合實際的應(yīng)用場合。這是我們作為電機生產(chǎn)廠商的一個需求點。”

隨著國內(nèi)電機的市場發(fā)展對32位MCU的需求越來越大，國產(chǎn)芯片也在一步步提高。博世電動工具張躍棟認為，電動工具可能對32位MCU的性能方面要求沒有那么高，但是現(xiàn)在國產(chǎn)化程度越來越高，國產(chǎn)MCU在價格方面的優(yōu)勢對整個行業(yè)的影響還是蠻大的。因為大家都是考慮到在穩(wěn)定的情況下，想要價格相對更劃算一點。

根據(jù)下游客戶的應(yīng)用需求，靈動股份電機事業(yè)部負責人胡力興認為，其實電機對MCU更多的是可靠性，包括在特殊環(huán)境的抗干擾性要求;其次是算力要求，集成要求以及電機MCU在保證可靠性下的性價比要求。相對而言，MCU集成度越高，整體系統(tǒng)的可靠性也越高，這是一個相輔相成的過程。靈動股份作為32位MCU產(chǎn)品供應(yīng)商，在以上的應(yīng)用需求都取得了改進與突破。

電機促進綠色低碳的措施與辦法

在節(jié)能減排政策下，目前電機行業(yè)正處于智能化轉(zhuǎn)型，提升電機效能對實現(xiàn)綠色低碳的幫助非常大。據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)商業(yè)用大約電占全國用電80%，電機用電占整個商業(yè)用電的70%。到目前為止，BLDC電機占了很大比例的應(yīng)用市場。

結(jié)合電機行業(yè)的特點，不論是傳統(tǒng)的異步電機，還是感應(yīng)電機，整機廠對電機的效率、噪聲等方面都提出了更高的要求，正好契合用芯片控制轉(zhuǎn)為BLDC電機，或者其他的高效能電機的大趨勢。傳統(tǒng)的電機行業(yè)能夠在節(jié)能減排方面做出突出貢獻，對行業(yè)的發(fā)展肯定會有積極的帶動作用。

江南電機目前將現(xiàn)有工藝優(yōu)化，進行小范圍改造。比如通過優(yōu)化設(shè)計來減少電器的用量，也相當于減少材料用量，也減少了銅和鋼鐵的損耗，達到節(jié)能減排效果。江南電機王金海表示：“如果后期要更大程度來優(yōu)化，我們肯定還是要朝著高度智能化、集成化方向發(fā)展。”

臥龍電氣每年都會做商業(yè)計劃，每三年做中長期的產(chǎn)品規(guī)劃。進一步了解，臥龍電氣實際上非常專注研究對國家政策和客戶需求。例如解讀節(jié)能減排政策下，公司利用永磁電機、變頻等技術(shù)來進行電機或者系統(tǒng)效率的提升，同時以客戶為中心，進行需求的剖析挖掘，并且控制電機在生產(chǎn)過程中的排量，以實現(xiàn)低碳化目標。

另外關(guān)于電機實現(xiàn)綠色低碳的途徑或措施，博世電動工具張躍棟也提出了自己的看法。一方面，降低器件的待機功耗，當設(shè)備待機不用時，功耗要做到低，也可以實現(xiàn)低碳高效。另一方面，雖然電動工具功率相對較小，但是也有很多能量不是用在電機上面。控制方面更加優(yōu)化，能更有效地將能量有效利用在電機上面，減少更多的損耗。

隨著算力價格慢慢變便宜，MOS相對于繼電器的成本下降，BLDC電機開始越來越廣地鋪開。相對于有刷直流電機，BLDC電機本身會有更高的效率。

FOC控制算法相對于純粹的方波控制而言，它會有更高的效率，因為電機自身無功率損耗導致發(fā)熱也會更低。據(jù)介紹，靈動股份現(xiàn)在走的路就是BLDC電機控制，目的也是為國家的雙碳減排政策做一些貢獻。對于正弦的FOC控制，靈動股份也在不停改進算法，增加效率，以更好地達到低碳高效性能。

聽聽行業(yè)人士的參會體驗與建議：

博世電動工具張躍棟：感受還是比較好的，見到了很多不一樣的廠家，參觀了他們最新的產(chǎn)品，了解他們現(xiàn)在能夠做到什么程度，還是蠻好的。我覺得大家還是比較專注于介紹推廣自己家的新產(chǎn)品，然后關(guān)于專業(yè)的知識可能就沒有講得特別多。我是比較想聽到更多的行業(yè)干貨分享。

臥龍電氣胡鋒：我覺得大比特每年都在組織這種研討會，應(yīng)該對行業(yè)的方案商或者整機廠是挺好的。可能現(xiàn)在這幾年受疫情的影響，我覺得其實像供應(yīng)商的范圍還可以再大一些。因為我今天看到這些供應(yīng)商還是以國產(chǎn)為主，基本上平時也在打交道，都是老熟人，國外的供應(yīng)商比較少。

實際上，我們其實平時看參加智能展，電機展比較多，跟格力、美的整機廠跑得更多一點，因為我們還是要了解客戶的需求趨勢。像我們這種規(guī)模的公司，其實我們哪怕不出去，也會有方案公司會來找我們的，我們的信息是不缺的。我們主要考慮產(chǎn)品的品質(zhì)、產(chǎn)品的價格、產(chǎn)能和市場實際幾個維度來選型。有一些國際的大廠，我們之前也接觸比較多了，在這里面也看不到。

說實話，與一些小廠溝通意義也不是特別大，因為我們沒那么多的精力，肯定不會用。實際上我們是希望成熟的廠家過來，不要讓我們?nèi)退麄內(nèi)プ鰧嶒?，我們?nèi)藛T也不夠。

寶時得科技湛康：其實這是我第二次參加了，就從本身舉辦的形式上來說，我覺得還是可以的。今年跟去年好像基本上是差不多。因為我從蘇州過來，周邊地理位置還是相對比較方便，包括中午吃飯，也有好幾家可以提供餐飲。當然了,如果研討會本身能夠直接提供餐飲的話，這是最好的。

江南電機王金海：其實我是參加第二次了，我也參加過去年舉辦的，因為時間的關(guān)系也沒有整天都聽完。但是給我的感受，首先是展商肯定都是一些行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，包括國內(nèi)頂級的專家，這方面我們是覺得辦得非常好。然后會議組織也非常貼心，對參會工程師和其他嘉賓照顧得比較周到。后續(xù)可以的話，希望能夠把產(chǎn)業(yè)上下游優(yōu)勢資源整合起來，給國內(nèi)傳統(tǒng)企業(yè)更多支持。

蘇泊爾廚衛(wèi)張中良：我感覺來到這里之后，第一個吸引我的是專業(yè)性品牌非常多，可以幫助我們工程師去做一個很好的選擇，也為我們打開了進行一些技術(shù)交流和選型的途徑。

這次舉辦的規(guī)模比較大，參與人員也是非常多，然后各個公司的專業(yè)工程師和資深專家講解的水平也都是非常專業(yè)。我還是希望后期針對這種專業(yè)性的研討會最好一年能夠多舉辦幾次。因為對于工程師來講，現(xiàn)在獲取的途徑有限，你們在這個時候幫助工程師和芯片方案廠商提供這么一個平臺，可以讓他們更好地去對接。

PI吳樹祿：我覺得大比特的號召力還是比較強的，會議室里基本上都坐滿了，很多都在后面又搬凳子坐。會議安排也蠻合理的，包括我們?nèi)雸鲞€有提前的準備也做得非常好，希望大比特越做越好。

靈動股份胡力興：我覺得研討會有蠻多的客戶，還碰到蠻多熟人，非常好。我們在這里可以和各行各業(yè)的同事進行交流，同時也能夠看到友商在干什么，然后改進我們自己的一些策略。大比特是一個非常好的品牌，我們覺得我們還是要增加這種交流的機會，明年我們可能會參加更多的這種研討會。

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審核編輯 黃昊宇