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。

更多的是现代市场的口号。消费者想要更多，因为较少而制造商寻求给予他们。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。增加高增长应用的性能需求，如自动引导的车辆和协作机器人，您有可能驾驶近期电机趋势的因素。

瑞信全球平台商业化高级经理克里斯•拉德利表示:“客户正在寻找方法，让他们的机器对客户更具价值。科尔莫根(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(福尔河,马萨诸塞州)。“如果你与一家拥有这种技术和专门知识的公司合作，它可以在你设计和生产的产品的速度和质量上给你带来很大的优势。”不过，他谨慎地指出，这一过程存在一些挑战。尤其需要管理伙伴关系。这可能是复杂和耗时的，特别是因为一个项目的合作伙伴数量可能高达4或5个。“我们接手了一定量的设计工作，需要与产品紧密结合。如果有其他合作伙伴也积极参与，它们也会相互影响，这需要加以管理。”

其他组织在内部看到工程，作为区分竞争对手的一种方式。即使资源降低，新技术也可行。“过去十年的一切都发生了变化，”业务发展和技术销售高级总监Rbro Mastromatti塞拉德运动（马萨诸塞州贝德福德）。“它并没有在大厅里开展工程师团队，其中一支来自十五家不同公司的销售人员，不再做出决定。产品变得更聪明。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，因此您不需要在十年或二十年前需要的工程马力。“

更高的性能
他们是否需要援助他们的工程，组织需要在比赛中获得优势。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相同的扭矩。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的系统，无论是在自动引导车辆（AGVS）还是便携式设备上。越来越越来越多的现代制造业倡议的兴趣，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铁材料和调整绕组。这些变化不仅是为了增加磁通量的大小，而且在某些情况下是为了完全改变磁通路径。当然，挑战不仅在于设计系统，而且在于能够可靠地批量生产。

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。第一个涉及到围绕库存设计的小修改。这种定制可能涉及不同的法兰、修改的孔型、更改电缆连接器、传动比等。电机本身的功能通常不变，但机械特性经过修改，以便更容易集成到系统的其余部分。例如，电机制造商可能会设计一个模块化外壳，使其易于修改。

“我们的很多工业客户不一定需要从头开始设计的东西，他们只是希望满足某些机械要求，”雷兰说。“在我们的最新一代电机上，我们将电机的前端钟形成立在外壳中。这让我们在客户需要我们的时候互换该部分。没什么大不了的。”

第二种类型的定制涉及对电动机的电磁元件的改变。转子和定子的形状和尺寸可以完全不同以改变磁性。“我们看到了很多关于相对于框架尺寸的功率密度提高的要求，”伺服电机和齿轮头的产品经理Jeff Nazzaro说Parker Hannifin.(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，电机的铜心可能会更大，定子上的匝数越多，导线的厚度也就越厚。对于永磁电机，可以修改磁铁的尺寸、形状和成分。这些变化的结果是更强的磁通量，从而提高功率密度。结果可能是相同包装中的扭矩更高，也可能是较小包装中的扭矩相同。

Parker Hannifin团队与Brammo合作，为该公司的Empulse R电动摩托车打造了一款定制发动机。应用要求高功率密度和效率，以及水冷却。Brammo机械工程师Daniel Riegel表示:“可变堆叠长度和可变绕组配置的灵活性使我们能够设计出适合于最佳产品基础的磁性材料。”最近在代托纳进行的一次速度测试中，这款摩托车的时速达到了176英里。

定制设计需要超越纯粹的性能。如果原型可行，就需要有一条直接的批量生产路径。面向制造的设计要求从成本角度检查每个组件。在制造环境中，时间等于金钱，因此需要检查流程本身。可以添加对齐特征或元素以加快测试速度。材料也可能需要修改。Nazzaro描述了一个电机项目，该项目在原型设计阶段使用了方坯铝，但在制造过程中改用了铸铝。

无框架的汽车
当系统设计师寻求区别他们的产品从他们的竞争对手，他们越来越转向无框电机。在无框架电机中，转子和定子作为单独的部件运输，可以直接集成到机器中(见图1)。例如，机器人手臂的肘部和手腕关节经常使用无框架电机。无框架电机产生扭矩，无需轴就能移动关节。通常，传动装置被集成到系统中。

“如果客户正在改变他们的开发过程，以使他们的装配高度整合到他们的竞争对手，那么无框电机技术是他们的推动因素，”Mastromattei说。“能够购买磁性元件并将它们集成到自己的机制中是很多客户的优势。”

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。”

效率更高
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开关磁阻电机达到90%或更高的效率。在开关磁阻电动机中，定子磁极数与转子磁极数不同。开关电子设备依次启动定子绕组。转子转动，试图与定子磁极的磁场对齐。由于磁极之间的失配，永不会发生对准，转子也会继续转动。

开关磁阻电机的概念已经存在于一个多个世纪之中，但它只能在允许准确控制的微处理器的可用性方面进行了实用。该技术成为在稀土磁气泡沫期间再生兴趣的主题，当它为泵送，风扇，鼓风机和压缩机等应用提供了越来越昂贵的感应电动机的无磁场替代品。

传统的模拟版本存在低功率密度、电子噪声和转矩脉动等问题。此外，电子产品本身很贵，部分抵消了取消磁铁所带来的节省。SMC旨在使用几种设计方法来解决这些问题。与大多数开关磁阻电机不同，SMC版本具有更多的转子极比定子极(6-10设计)，而相反，这是更常用的。更重要的是，SMC设计采用数字与模拟处理的控制。

软件汽车公司（SMC；Sunnyvale，California）执行主席瑞安·莫里斯（Ryan Morris）表示：“我们不仅仅是采用了这一具有100年历史的汽车设计，并在其中添加了一些东西。”。“我们从一开始就对其进行了重新设计。事实证明，软件定义的控制使我们能够解决所有其他问题，如使其功率密度更高、效率更高。”当交流感应电机尺寸过大时（通常情况下），它们的效率仅达到70%左右。SMC电机表现出约90%或更好的平坦效率曲线。

该公司目前正专注于小型车。该路线图要求在未来几个月发布一个15马力的发动机，这将使它们为大型建筑的环境控制定位。

集成系统
有限的工程技能和高度特定的应用要求相结合，导致了特定应用集成电机组件的趋势。示例包括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组件，这已经足够有挑战性了，”美国宇航局系统工程师杰夫·希勒（Jeff Shearer）说盟友动态技术(阿默斯特,纽约)。“如果你试图从多个供应商采购这些组件，还有一个额外的挑战——有兼容性问题，适合问题，等等。传统上，你需要一个工程师，他会理解每一块拼图，并把所有的东西放在一起。通过集成组件，没有相关专业知识的原始设备制造商可以立即购买完整的运动解决方案。”

这些类型的集成子组件提供了许多优点。一般来说，它们往往更紧凑。它们消除了电机，驱动器和反馈组件之间对外部布线的需求。OEM技术人员通常只需要在物理组件上螺栓并制作一个电气连接，而不是制造所有这些连接。这增加了可靠性并减少了失败点。

集成组件还带来其他好处。个别元素是针对应用程序的。如有必要，将根据标准选择和/或制造。由于制造商能够批量采购部件，集成子部件的成本通常低于离散部件的集合。

对于助攻助攻使残疾人推动士兵来帮助工厂工人管理重负荷，因此正在开发外骨骼。特别是对于非实施，规模和成本控制至关重要（见图3）。

“对于外骨骼，你需要满足一系列的要求，”霍恩说。“最大的要求是最小化系统的规模。如果过度指定组件，则会增加重量和成本。如果你使用高度集成的版本，你可以将成本降到最低，并得到组件的大小，使它们能够适合一个人的裤子。这是我们的目标。”

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。