集成电机和驱动器：福利和解决方案

在一个封装中，其控制电子设备相结合的电动机并不仅仅是消除额外的成本和体积配线它提高效率，可靠性和电磁兼容性。此外，对于集成电机系统扭矩曲线消除猜测。随着索引器，驱动器，电机，并且已经组合的反馈，系统集成的其余部分被简化：有由用户完成较少的接口，以及高功率，射频知识密集型接口被淘汰。

优化电机和司机

综合环境中的电机优化更容易。电机的具体细节可以很容易地嵌入到控制器中。这包括反馈类型和分辨率，电动机特性以及间接永磁体（PM）电机的场弱的最佳点。用于复杂控制方法的精确电机建模参数易于预装到控制器中。驱动器能力可以针对被驱动的电机进行优化，节省过度设计的成本，以及与操作更高的功率驱动器相关的一些损失，而不是应用程序的应用。

电机和驾驶员效率可提高因为驾驶员更好地与发动机相匹配，且有消除电机与驱动器之间的额外布线的。在长接线添加到浪费的功率直接和间接。直接原因是由于运行我^{^ 2}R损耗[从电流的流动损失通过电阻]。由于从脉冲宽度调制（PWM）驱动器中的高频含量，所述有效电阻是不仅导线的正常直流（DC）电阻。电流波形的高频分量导致电流流过主要的导线的皮肤附近，使得他们的有效电阻甚至更高称为“趋肤效应”。非集成系统还输效率，由于设计考虑，以安全地-in强，反射电压波形情况下操作的开关元件，场效应晶体管（FET）或绝缘栅双极晶体管（IGBT）。

当从开关到负载的传输时间长时间与驱动器开关的时间相比，驾驶员和电机之间发生反射是常见的。电压波形将被传输线 - 电动机电缆和电机和驱动器之间的阻抗的变化反射。所得到的反射可以产生高达直流电源总线链路电压的电压峰值高达两到三倍。安全驱动器设计需要增加的电压额定值，以处理这些更高电压电平。更高的电压开关具有更高的成本和更高的导通电阻（给定相同的半导体占地面积）。这些较高电压开关的较高导通电阻有助于降低驾驶员效率。走向较大的脚印设备增加了成本，并且需要更多的驱动能量来切换这些元素。

电机的绝缘完整性得到改善通过消除或最小化由线反射产生的更高电压尖峰。关于线反射，具有典型绝缘，信号在光速度的大约0.6倍的速度下传播 - 约20cm /纳秒。10cm典型的内部接线将允许信号在大约1ns中反射回源。如果开关具有25ns上升时间，则在反射周期中仅发生总电压幅度的约4％，因此反射被保持为大约4％的总线电压。如果未使用阻抗匹配匹配终端，则非整体配置中长度为2.5米或长度常见的外部电缆将允许驱动脉冲的全面反射。

如果在从具有连接电缆的驾驶员的驾驶员的大致距离驱动，则PWM驱动电机通常需要显着增加绝缘构造（厚度）。对于更高的电压驱动器，峰值可以三倍的驱动电压，导致足够高的尖峰以产生电晕。电晕机械地损坏电机结构，降低绝缘体。

然而，由电晕创建的臭氧可以做得更严重和广泛的损坏。臭氧损坏电机内的绝缘和许多塑料部件。包括密封件的橡胶组分可能特别降解。将电动机与控制器集成将从电机的布线保持在驾驶员，非常短，通过这些电线减少信号的传播时间，以小于驱动器的上升时间。

当信号可以到达负载和在上升时间的一小部分返回到源，仅使电压变化的部分被有效地反射，保持从反射所得到的尖峰至切换电压的百分之几，而不是300％。这通过显著降低峰值，峰值电压直接存在铲球电晕问题。

电噪声发射和易感性通过消除驾驶员和电动机之间的长跑以及反馈和控制器，也可以显着改善。除非仔细过滤并屏蔽，否则长线制造巨大的天线。通过保持长度短而循环区域小块消除天线减少了E场和H场排放。

类似地，如果它们不运行长期运行，编码器或旋转变压器信号更容易保持清洁，特别是与PWM驱动的电机信号一起长期运行！通常，在没有这些“天线”的情况下，驾驶员侧的过滤程度也可以显着降低，节省大量和成本，并且通常提高效率。

易于集成和启动通过集成电机和控制器增强。通过降低的电噪声，减少的布线和控制器已经认识到电机要求和反馈配置，设置了安装。扭矩速度曲线反映整个包装，并且比组合多个设备（包括电缆）时的误解较少。功率输入和通信信号通常更容易处理典型的集成商比控制电缆反射，适当屏蔽和接地的复杂性，以及正确使用铁氧体珠子打破交流电流（AC）接地环。

当必须向每个轴带出一个重要的输入/输出（I / O）和通信接线时，非整体解决方案仍可能具有一些优点，但通信总线和标准的改善正在减少曾经有利于电动机的紧凑控制面板的优势从他们的控制。对于单独的驱动程序和控制器，这尤其如此，其中从控制器运行到驾驶员的电线通常对噪声更敏感。特殊电动机也可能需要非整治配置，非常恶劣的环境（例如辐射），或者在使用非常小的电动机的位置。

集成电机，控制器和驱动器可以显着简化许多系统的设计和集成过程，同时提高效率，电磁兼容性和包装尺寸，提高整体可靠性。

唐纳德·拉米奥利奥拉，PE是Quicksilver Controls Inc.的总裁由Emily Guenther编辑，联想内容经理，控制工程，CFE媒体，eguenther@cfemedia.com.。

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