集成电机驱动器寻求更广阔的市场，用户接受
五年前，当交流感应电机和变频驱动器(vfd)的集成套件在市场上随处可见时，人们对它们的结合大呼小叫。一些集成产品甚至更早(见谁是第一个…?)侧栏)。然而，这两种技术的融合在20世纪90年代中期变得切实可行，并一直持续到今天。
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五年前，当交流感应电机和变频驱动器(vfd)的集成套件在市场上随处可见时，人们对它们的结合大呼小叫。一些集成产品甚至更早(见谁是第一个…?)侧栏)。然而，这两种技术的融合在20世纪90年代中期变得切实可行，并一直持续到今天。
这个新兴的产品类别承诺给用户带来一些好处。其中包括取消单独的围栏;消除了电机和驱动器之间容易产生反射电压峰值的长时间、昂贵的电缆;大大减少EMC问题;并打开更多的电机的潜力，变速控制。据称，与单独的电机和驱动器(包括布线和外壳)相比，安装系统的总成本要低20-40%，一些供应商说。
如今，集成电机驱动(IMD)技术可提供高达10马力(7.5千瓦)的功率输出。典型的速度范围是10:1，一些制造商达到50:1。说明了三个欧洲产品，其次是两个美国制造的例子(下一页)。
与此同时，这些组合产品似乎有些超前。此前对市场增长和功率范围的预测已被下调。实际上，这个时候承诺的是最高25马力的设备。同样，更复杂的控制(CE(1997年12月，第36-44页)由于应用需求和销量滞后而没有完全发展。然而，imd现在可能会被更广泛的用户接受。
供应商
西门子(Siemens);Erlangen，德国)认为电机/驱动器组合的优势在于降低安装系统成本(布线、安装和面板空间节省)，消除反射电压峰值，并促进分散控制架构。combmaster——西门子的第二代产品——也包括面向设计和维护的优点。
西门子能源与自动化公司(Batavia, Ill.)的驱动产品专家Kevin Vickery提到，CombiMaster的“顶帽式”驱动器也单独销售，以满足oem和其他用户的灵活性需求。维克里说，这个名为MMI (MicroMaster Integrated)的电子组件很容易从电机上拆卸下来。他说:“在需要的情况下，驱动器可以快速更换，控制参数设置可以在几分钟内下载。”
一个特别设计的电机适配器板允许快速和安全更换驱动器(或电机)。通过在适配器板中加入一个万无一失的插头，简化了电气连接。各种适配器板配合第三方电机。
这也适用于单速电机的改装。
用户的关注
一些IMD制造商已经改进了适配器板设计，以简化电机或驱动器的更换，以应对客户的担忧。
西门子E&A验证了用户对组合电机和驱动器的另一个关注:可靠性。尽管imd在许多应用中表现出耐用性，但客户并不完全相信将电子设备“安全地”放置在电机上。进一步的沉默来自于产品的相对新。“从历史上看，电机和驱动器的责任是分开的，现在必须由一个人在用户端负责，”维克里先生补充道。
在巴尔多电气公司(Baldor Electric Co.， Fort Smith, Ark.)，将电机和控制器结合起来意味着部件的“终极匹配”。Baldor产品经理Roddy Yates解释说，设计师和制造商清楚地知道电机和驱动器作为一个单元将如何运行。匹配的性能转化为用户利益。
自1995年推出以来，Baldor的集成智能电机系列已经显示出稳定的增长。主要的应用是在泵，风扇，输送机，和升级各种特殊的机器，原来使用一个(或几个)单速电机，没有空间来容纳一个单独的变频器。
产品线正在改进，并为其他应用量身定制。例如，增加了冲洗式单元和紧密耦合泵版本。根据Baldor的经验，许多应用仍然是独立的，客户对更精细的控制或多个电机的网络没有很大的需求。SmartMotor的额定功率为7.5 kW。
对于ABB自动化(新柏林，威斯康辛州)来说，“整体电机”产品只占电机和驱动器市场的一小部分。ABB驱动与电力产品集团(D&PPG)交流电机业务经理Matt Grant表示:“我们将继续为特定的‘即插即用’应用提供产品线。他补充说:“到目前为止，这些电机/驱动器的美国市场一直不大，但可能有潜力，因为越来越多的终端用户希望结合产品在‘需求侧’的基础上操作电机负载。”
其他供应商也同意，IMD产品只是他们更大的整体电机和驱动器业务的一部分。
ABB电机(Västerås，瑞典)开发了Integral Motor产品线，具有0.75-7.5 kW的功率范围，并提供300-6,000 rpm的变速操作。
ABB D&PPG产品营销经理Mark Kenyon提到了一项联合开发，即将ABB驱动器与Marathon Electric(威斯康星州沃索)的电机集成在一起。新的软件包将包括DeviceNet和Profibus等网络选项，预计于2001年第一季度通过ABB销售渠道上市。
罗克韦尔自动化的交流驱动器业务(Mequon，威斯康星州)同意，基于系统安装成本，集成电机驱动器的拥有成本更低。Allen-Bradley驱动业务的产品经理Stan Ho表示:“制造商能够运送预先测试的电机和驱动器包，这也使用户受益。
在控制类型方面，他说“好的”开环(V/Hz)控制可以满足许多应用。Ho先生还指出，独立的imd的最初愿景正在改变，包括与更大的系统集成，以及根据网络结构在工厂中分配智能和控制的能力。
罗克韦尔的产品可提供3.7千瓦，并在两个品牌下销售-艾伦-布拉德利1329I和信实电气VSM 500，代表不同的市场渠道。
欧洲成熟
伦茨(哈梅恩，德国;Fairfield, N.J.)为其名为8200 motec的IMD产品提供了两种控制模式的选择。V/Hz控制或无传感器矢量控制(低速转矩)可由软件选择。根据Lenze公司应用工程经理Steffen Habermann的说法，该公司正在考虑闭环控制。培训中心。他呼应了这样一个观点，即集成电机驱动器的“初始成本”较高，很难销售，因为用户会决定采用更新的解决方案。
8200 motec提供50:1的速度范围，PID控制器和各种网络模块(CAN总线，Profibus, Interbus, DeviceNet和RS-485)。到二零零一年年中，以480v供电时的功率范围将扩大至7.5千瓦。
SEW-Eurodrive公司(Bruchsal，德国;最新的Movimot电机驱动产品，以及RS-485, DeviceNet, Profibus-DP, AS-i或Interbus网络选择。速度范围为50:1 (2-100 Hz)。该公司美国工厂的企业电子工程师蒂姆•舒曼(Tim Schumann)指出，几年前，美国对Movimot的需求有所增加，但欧洲的产量仍然更高。
将标准SEW电机升级为Movimot功能是该产品的一部分。一个改装套件，设计为简单的组装，包括控制器和定子单元，但保留原来的转子。舒曼先生说:“如果安装合理，一个典型的2马力电机可以在30分钟内更换。”
TB Wood’s Inc.(宾夕法尼亚州钱伯斯堡)将IMD技术的缓慢增长部分归因于转向新技术的阻力。它的集成电机驱动器(实际上IMD是TB Wood的注册产品名称)结合了高端感应电机和相对高端的逆变器。电子产品营销总监里克•柯克帕特里克(Rick Kirkpatrick)解释说，在一个对成本敏感的市场，这可能会阻碍产品的快速接受。
IMD最大可达3kw，具有20:1的速度范围，源自“增强型”V/Hz控制。“这种控制方法对IMD效果很好。许多应用程序不需要更高级别的控制，”柯克帕特里克先生补充道。TB Wood的适合驱动器和冷却风扇到轴向配置到电机的圆柱形外壳。因此保持了标准的安装足迹。DeviceNet通信选项将于2001年1月可用。
丹佛斯(丹麦Graasten;Rockford, Ill.) 1999年7月收购了德国电机制造商Bauer，扩大了在集成电机/驱动器领域的存在。因此，丹佛斯增加了一个完全“内部”的IMD产品，将其电力驱动与丹佛斯鲍尔(德国埃斯林根;(位于新泽西州萨默塞特)的齿轮电机是Eta Solution系列的一部分。原来的电机/驱动器产品(FCM 300)继续。它将同样的丹佛斯电子设备与英维思Brook Crompton的标准感应电机组合在一起。
就其本身而言，英维思Brook Crompton (Huddersfield，英国)以其自己的颜色和变速W电机(VSM)的名称提供相同的组合产品。“W”表示全球可用性。
另一家丹麦公司格兰富(Grundfos，丹麦Bjerringbro;加利福尼亚州弗雷斯诺市)与imd有着牢固的联系。这是工业泵技术的主要名称，也是原始设备制造商，使用其MLE集成VFD电机为一系列“电子泵”提供动力。格兰富认为MLE电机在整体安装中成本更低，并且可能比独立的VFD解决方案更无故障。
越来越多的全球公司提供imd，见在线额外文章中的产品表www.globalelove.com．(基于伺服的imd和其他闭环单元将在2001年的一篇文章中介绍。)
操作,沟通
用于设置、编程和运行imd的操作员界面包括手持键盘、HMI面板和到PC或PLC的串行链接。插件式键盘是最常见的;一些单元带有内置马达的键盘。西门子将后者视为设计中的“潜在薄弱环节”，因为键盘必须面对恶劣的环境条件。其他制造商则认为内置键盘限制了在狭小空间的使用。
罗克韦尔自动化的Allen-Bradley 1329I产品提供了安装式或插件式键盘，并通过模拟输入(0-10 V dc或4-20 mA)、PanelView HMI设备或DeviceNet通信进行远程控制。后一种方法适用于具有较大参数集的应用，如果IMD单元被“埋没”在一台机器中，则为操作人员增加了方便。
除了车载键盘，SEW-Eurodrive的IMD还具有远程控制键盘和LCD操作界面，可用于多达31个Movimot单元的速度控制。
欧洲制造商似乎在增加IMD功能和选项方面处于领先地位——例如，通信。这一功能现在已经出现或很快将出现在更多美国制造的电机/驱动器包中。通信能力扩展了IMD的优势。它可以满足用户远程控制这些产品以及在多imd网络中应用这些产品的需求。欲了解更多信息，请参阅在线用户角。
典型的IMD包使用一个标准的交流感应电机，但齿轮电机选项可从大多数供应商。一些欧洲制造商强调整体齿轮电机的好处-而不是齿轮箱的附加-几乎使标准电机成为一个“选项”。这是设计理念和对能源使用的关注。齿轮电机增加输出扭矩，允许较低的输出速度，并减少负载惯性反映在电机上。
丹佛斯鲍尔有限公司部门总裁ChristerÖjdemark告诉记者控制工程、“整体齿轮电机的使用在欧洲更为突出。这与能源使用和电力有效传输的担忧密切相关。”
规模增长?
如前所述，电机/驱动套件的额定功率增长速度比最初预期的要慢。在罗克韦尔自动化公司，目前的最大尺寸是5马力。这是一个交叉点，加热效应成为一个重大的设计问题。何先生说:“在这一点上，更多的热问题出现了，设计投资的回报往往不现实。”
在不久的将来，Baldor Electric、Lenze和其他公司都不会大幅增加10 hp (7.5 kW)以上的功率。虽然这是一个现成的大小，但它代表了目前的“实际限制”。很少有例外。
西门子提到“有可能”在一年内增长到15千瓦。一个值得注意的例外，现在是紧凑型驱动器产品从VEM汽车有限公司(Wernigerode，德国)。这些imd的功率可达22千瓦，包括面向现场和矢量控制模型。较小单元的驱动器来自丹佛斯，而较大的电子单元则由Emotron(瑞典赫尔辛堡)提供。
当然，当工程师们遇到设计和成本方面的挑战时，更大的额定功率将会出现。然而，在一定程度上，硬件的物理尺寸使电机和驱动器的集成失去了一切意义。
集成电机驱动技术面临的更直接的挑战是降低初始成本，并更明确地向潜在用户推广产品效益。imd要成为传统电机和驱动装置的真正替代品，一些制造商需要采取更积极主动的姿态——这意味着要与其他内部产品竞争，这不是一件容易的事情。
市场的看法
最近的三份报告为这个不断发展的马达驱动市场提供了不同的视角。与欧洲相比，美国的imd市场很小，但正在增长。
在其最新的集成电机驱动调查(2000年第一季度)中，运动技术趋势(MTT, Inglewood，加利福尼亚州)将欧洲置于市场发展的增长阶段，而北美仍处于早期采用阶段——1999年销售额仅为160万美元，到2005年将达到1650万美元。MTT的数字仅指1马力及以上的“交流感应imd”。从长远来看，美国IMD市场可能会增长到数十亿美元的整体电机和驱动器市场的4-5%。
Frost & Sullivan(伦敦)1999年末的分析，欧洲变速电机市场[imd的另一个术语]反映了更大的技术接受度，1999年的市场价值为4640万美元，到2006年增长到1.95亿美元。据报道，这一时期的复合年增长率为22.8%。欧洲前三大市场是德国、意大利和法国，分别占1999年总收入的57.9%、16.7%和10%。
另一份1999年的英国报告，由Intex管理服务公司(Wellingborough, Northants)撰写的《内置驱动汽车的欧洲和北美市场》描绘了一幅更加光明的图景，预计到2005年市场将突破5亿美元。这包括规模小得多的美国市场。在在线额外文章中找到更多关于这些报告的信息
谁最先使用IMD技术?
早在20世纪90年代之前，天才的设计师就在他们的开发实验室中将电机和电子控制集成到一个单元中。前面还演示了概念模型和原型产品。其他拓扑结构，如步进电机或基于伺服电机的系统，甚至达到了有限的产量。格兰富(丹麦Bjerringbro)早在1991年就将感应电机和逆变器驱动器结合起来，为其广泛的泵系列提供动力。其他公司也推出了特色产品。
然而，德国公司Franz Morat KG (Eisenbach)可能是第一个在1993年生产感应电机和变频驱动器(VFD)组合用于工业用途的公司。"福莫"系列产品，功率0.65- 3kw，输入电压为230/ 460v，相当先进(见图)。Fumo集成了一个并行处理器设备(transpter)，几个通信选项，其VFD具有使用内置编码器选项的定位能力。
据莫拉特及其美国子公司莫拉特公司(Morat Inc.， North Reading, Mass.)称，Fumo于1996年因与产品功能无关的原因停产。
市场似乎还没有为福茂做好准备。这种电子导向的产品并没有很好地适应莫拉特的重工业重点齿轮组，齿轮电机，线性执行器和相关产品。福茂的技术仍然可以出售。
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