当前电机在智能制造进程中会面临的技术难点与市场机遇

       电机作为自动化运动控制技术的重要关键部分，是帮助智能制造业提升竞争优势的要点产品。值得一提的是，在各种细分领域上，自动化技术的不断成熟不满足主动控制的需求，对被动电机技术的安全驱动规模也在逐年提升。此外如今电机技术系统更具较为准确的驱动能力，更强大的数据处理分析能力和控制需求优化。

  5G数字化、物联网、大数据等信息技术的应用促进了传统制造业转型，并且推动智能制造在全球各个领域迅速铺开。自动化水平是全世界各国经济持续发展水平的重要参考因素，不管是德国提倡的“工业4.0”、美国主张的“工业互联网”，还是中国重视的“中国制造2025”，都对自动化运动控制技术的发展有着积极推进的作用。

可以预见的是，直流无刷电机在未来的受欢迎程度将会超出预期，而目前我们所看到的它所在应用领域的是冰山一角。那么从早期使用的普通电机，到现在改用直流无刷电机、永磁同步电机等其他先进技术类型电机的中间到底发生了哪些有趣的变化呢？11月6日，由大比特资讯主办的第二届电机前瞻技术与市场发展论坛正式召开。会议上，围绕直流无刷电机、高转矩密度电机、永磁同步电机、直流电机EMC、钕铁硼磁体以及电机控制发展趋势的话题，大比特资讯产业研究室、峰岹科技、华中科技大学、华芯微特、韬略科技、成都银河、深圳大学机电与控制工程学院企业其中一个案例与高校教授，分享了当前电机在智能制造进程中会面临的技术难点与市场机遇，并对如何在产品选型中找到创新研发方向的提出建议。

  会议现场

永磁体材料应用驱动更加智能的未来

  电机自动化进程中除了控制方式与结构设计之外，近年来发展迅速的永磁体材料为电机产业带来创新的变化，特别是钕铁硼等高磁能积稀土永磁材料的应用，为无槽电机的实用化创造了条件，它不能彻底消除齿槽效应引起的转矩波动外，还能大幅度削弱由于电枢反应和机械偏心而产生的转矩波动。

  据成都银河磁体技术副总经理何金洲介绍，永磁体主要分为铁氧体永磁与稀土永磁两大类别，其中属于稀土永磁的钕铁硼磁体在实际应用中优势明显。他分别说明了，粘结钕铁硼磁体磁环的磁极数和磁极螺旋角无需在成型过程中预定，需要改变充磁线圈设计，可提供给客户设计自由度大；热压钕铁硼磁体则圆周均匀性好、充磁自由度大、耐温性较好、耐腐蚀性较好、可制作的尺寸范围广。

  在可知目前永磁体材料的属性与价格等独特优势后，一定程度上提高了在它在各种应用市场的价值地位，主要应用于汽车工业、办公室设备、家电、电动工具、轨道交通等精密机械领域。何金洲认为，站在稀土永磁的角度上看，目前我国在这方面的市场前景与竞争力都是有十足底气的，例如在汽车行业或电机行业，我国向美国、欧洲、日本等发达地区的供应份额占比较大，而且在未来，国内钕铁硼稀土钕铁硼行业发展迅速，技术水平不断提升，物美价廉的国产磁体将扮演重要角色。

  借助国产力量 永磁同步电机更进一步

  现如今电机研发将众多新材料、新工艺、新技术、新设计融入产品当中，随之无一例外都会遇到转矩、功率、效率、尺寸、重量及其他性能参数的挑战。在日益火爆的新能源汽车市场，驱动电机系统是其要点系统之一，其性能决定了爬坡能力、加速能力以及高车速等汽车行驶的主要性能指标。

  当前，从行业配套上看新能源汽车所使用的电机主流主要分为两种，一是以特斯拉为其中一个案例的交流异步电机；二是以比亚迪等自主品牌为其中一个案例的永磁同步电机。其中永磁同步电机具有体积小、效率高、重量轻、可靠性好、工作温升小等优势，在新能源汽车驱动器中采用较多。但永磁同步电机并非毫无弱点可言，其存在大转矩受永磁体去磁约束，抗震能力差，高转速受限制，功率较小，成本高和起动困难等缺点。

  但整体上看，我国在驱动电机上取得了较大的突破，已经自主开发出满足各类新能源汽车需求的产品，部分主要性能指标已达到相同功率等级的国际先进水平，在本次峰会上，华芯微特电机高级算法工程师程思远带来，基于ARM CORTEX－M0、M4内核的SWM190系列以及SWM201系列，面向汽车电子，电机驱动，水泵、智能控制和物联网等领域推出了多个系列的MCU产品，而且产品在可靠性、稳定性等方面直接对标国际芯片厂商。

  此外，峰会上比亚迪汽车集成开发高级工程师杨永峰告诉大比特记者，由于永磁同步电机内部构造中有永磁体材质的高质量转子磁极，所以能区别于感应电机、直流电机、绕线式电机等产品，不需要重新在电机内部单独建立一个类似磁场，也能达到效率更高的要求。

  在新能源汽车领域，续航能力是一大市场痛点，永磁同步电机除了效率上佳方面外，在控制能力上也比三相电机控制要更加好操作，此外，在保持高效率驱动的同时，损耗也相比其他类型电机产品要小，损耗较低意味着体积与重量会比其他类型电机下降。因此，在生产相同功率的电机产品的整车时，整体的重量会有一定的下降，符合如今新能源汽车轻量化的时代特点，并且在体积和重量下降的情况下，汽车厂商便有了变化性的设计而言，让用户在乘坐空间上更加宽敞和舒适。

  结语

  总的来说，困难因素迫使很多产业会考虑整合供应链，想要实现关键零部件自主化生产。在各种细分领域上，自动化技术的不断成熟不满足主动控制的需求，对被动电机技术的安全驱动规模也在逐年提升。

  未来在新兴产业上，需要在云服务、大数据等智能化平台辅助下，让电机技术系统更具较为准确的驱动能力，更强大的数据处理分析能力和控制需求优化。

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