微电机趋向高效、无刷、微型化发展 下游产业驱动市场增长

2014-06-18 17:54:13 来源:|3 作者:冼梅芳 点击:3571

 

近年来,随着汽车电子、便携式医疗设备、仪器仪表、手机、平板电脑等市场的快速增长,国内市场对微电机的需求量逐年上升。尽管市场相对成熟,但是家用电器对微电机的需求也在逐年增加。由于微电机的应用范围相当广泛,随着经济的增长,微电机未来的发展潜力巨大。

针对微电机热门技术及其市场的发展,大比特资讯机构于5月29日在杭州举办了“第三届微电机驱动与控制设计与应用技术研讨会”。为期一天的会议吸引了宁波强生、西子富沃德电机、雪花机电、杭州九阳、浙江卧龙、浙江三花、娃哈哈机电等企业代表参会,参会人数超过了300人。会上,Microchip、Freescale、Active-Semi、士兰微、Littelfuse、芯旺微、普诚科技、比亚迪、峰岹科技、泰克、福禄克、美国力科公司等国内外电机解决方案商均带来了精彩的技术演讲和产品展示活动。

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微电机发展趋势:高效化、无刷化、微型化

随着科学技术的发展和电气控制系统的不断更新换代,市场对微电机的要求越来越高。同时,新技术、新材料、新工艺的应用,也推动了微电机的发展。如今,微电机出现了无刷化、微型化等新的发展趋势。Freescale亚太区业务拓展经理李唐山谈到,因为有刷的噪声和换向器维护等问题,电机无刷是必然趋势,体积微型化但同时要求可以提供和大体积电机同样的转矩,“这就要求对电机的精密控制,理论上我们甚至需要知道任意时刻电机的详细状态。Freescale的KV系列的KV10提供三相BLDC无传感器方案,KV31的三相PMSM无传感器FOC方案,非常适合电机市场的未来发展。”

随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展,无刷电动机取得了长足的发展。芯旺微资深应用工程师耿骏认为,为了适应目前工业自动化设备、军事设备以及家用电器向高精度、长寿命和集成化方向发展的要求,微电机将主要围绕汽车、仪器仪表和办公自动化及计算机等行业的方向来发展。中国微电机行业无论是市场前景还是产业配套环境,都有十分广阔的发展空间,市场前景比较乐观的。“目前,我们公司主要推出高性能、高集成度及小型化的控制芯片,满足微电机对控制器的要求。”

杭州微电机会议现场一

士兰微高级电机系统应用经理徐晖认为,从电机本体和电机控制器方面来看,节能是必须的。他谈到,2009年在举例哥本哈根议会前中国政府正式对外宣布节能减排目标,觉得到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-50%,作为约束性指标纳入“十二五”及后续国民经济发展中长期规划。作为节能重要领域,到2020年为止,电机的效率必须也达到国家这一能源标准,“从这点来看,电机的无刷化替代交流电机是必须的,也是必然的。”此外,他认为随着制造工艺、电力控制技术不断提升,直流电机或将在未来的10-20年全面取代交流电机。同时,徐晖从两个方面分析了电机对小型化的需求。“从目前我们市场调查的情况来看,消费类市场确实向着无刷化和小型化方向发展。因为从半导体产业整体的发展来看,无论是器件还是系统的集成度都朝着微型化的发展方向发展。”同时,他也提出,微型化在工业方面中、短期内可能不会成为太大的趋势。

浙江沪龙电机有限公司研发总工李文卫表示,随着能源要求的不断提高,电机无刷化和高效化的发展趋势是必然的,而目前中国很多地方的风机和电机都是朝着无刷直流的方向发展。卧龙电气控制电机事业部技术部长姜泽也表达了相同的观点,“随着产品的发展,电机会朝着绿色、高效、节能的方向发展。同时,对于安全和体积方面的要求也会越来越高。”
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厂商纷纷布局高效电机市场

在全球降低能耗的背景下,高效节能电机成为全球电机产业发展的共识。近年来,中国在高效电机研发方面已经于国际水平基本保持同步。如今,中国已逐渐成为全球电机制造大国,掌握了高效及超高效节能电机的生产技术。国际数据分析机构IHS高级分析师周万木谈到,节能环保是市场的一大需求,在这样的市场环境下,不管是中国、欧盟还是美国,都在做能效电机的切换。为了配合微电机高效节能的发展需求,各厂商也推出了相关的产品。

李唐山认为,目前很多市场仍然是价格导向为主,高效电机的广泛应用还需要一定的时间。针对高效电机,Freescale推出了KV系列。他介绍到:“完整的产品线可以提供从适合简单电机的高性价比MCU,到大型电机的复杂控制。高达75MHz的M0+内核,835ns的高速ADC,配置灵活的高速PWM都对提高电机的效率方面带来Freescale的特有价值。”

杭州微电机会议现场二

实现高效节能的微电机并非纸上谈兵,找到有效的方法并采取行动更为重要。2013年,欧盟国家已经对效率低的微电机使用进行大力的控制。如果国内政府不强制控制低效电机的生产乃至于立法推行高效电机,微电机能效过低的问题将会在更长的时期内阻碍微电机行业的健康发展。针对高效电机,士兰微从2007年开始已经有所布局,推出的产品包括电源、MCU、高压栅极驱动芯片、IPM以及针对控制方面的技术预研等。2009年,士兰微推出第一款针对工业的IPM,这款产品的市场反应相当不错。浙江三花股份有限公司电装开发部硬件工程师白杰也十分看好士兰微的IPM市场。他认为,未来电机市场的趋势会使无刷化和高效化,“洗衣机和冰箱的电机,包括驱动电机这一块会越来越高效。”

此外,据徐晖透露,士兰微会根据市场的动态,如节能家电包括变频空调、冰箱、洗衣机等,推出包括电源、控制、驱动、功率器件在内的整体解决方案。耿骏也介绍到,芯旺微针对微电机高效节能的需求,也推出了小封装、集成度高的主控MCU-KF8S1100系列芯片,以及专业驱动芯片MC100、MC101、MC200、MC201,使控制器在满足高性能的基础上减少体积,降低控制器的总体成本。

杭州微电机会议展示区一
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下游产业带动微电机市场发展

如今,电机市场已经从新生市场向已安装市场过度,市场的增长主要来自于产品的整合和行业的整合。随着越来越多厂商专注做专用产品和细分市场,市场对多样化和定制化的需求为整个电机行业带来新的发展机遇。耿骏谈到,2014年是我国国民经济迎来重大改革的一年,“家用电器对微电机的需求在逐年增加。此外,汽车、医疗器械与仪表仪器、照相机、玩具等产业对微电机的需求量也十分巨大。综上所述,我国微电机市场的潜力很大。”

杭州微电机会议展示区二

李唐山认为,行业的升级、上下游资源整合,需要对市面上各类新型高效节能永磁电机/微电机、驱动器以及整机进行总体优化,形成系统节能。因此,电机行业必将发生巨大的变化。同时,他认为终端客户可以考虑从高效电机产品转向节能型电机系统节能装置、电机和控制装置系统集成、系统能效检测装置。徐晖介绍到,在微电机方面,士兰微主要关注三个市场,“第一是消费市场,这一类的产能相对比较饱和;第二是工业,虽然部分工业市场产值处于下滑,但是整体仍然处于良性上升趋势;第三是家电,我们从国内主流家电大厂了解到,他们认为这一块市场的年复合增长约为15%。”

由于受到下游消费电子的驱动和国家政策的支持,他认为今年整个产业表现将是比较稳定的。整体经济的增长带动了各行业的市场发展,而电机行业受到下游消费电子的驱动和国家政策的支持而保持平稳的增长。以信息技术为中心的网络与通信;与信息处理相关联的机器设备;环境净化、节省能源、高功能化的家电产品;更能智能化、人性化的汽车相关产品;更受人们关注的医疗、健身、服务相关产品;高度集成的一体化智能机器等将是未来微电机的主要应用领域。

厂商精彩演讲回顾:

芯旺微《KungFu MCU在电机应用中的应用》

芯旺微资深应用工程师马润东介绍了上海芯旺微电子技术有限公司KungFu在直流无刷电机中的应用,包括KungFu产品应用范围、系列产品详细介绍、量产成熟方案和开发套件的介绍。

芯旺微资深应用工程师马润东

Microchip《Microchip在BLDC风机领域中的无传感器矢量控制方案》

为配合当前业界产品性能的升级需求,针对此类电机,Microchip开发出了基于dsPIC33EP系列数字信号控制器(DSC)的多种无传感器矢量控制方案。在本次演讲中,Microchip主任应用工程师王微子具体介绍了在以Microchip PIC® MCU和dsPIC® DSC为核心的软硬件平台上实现的BLDC风机无传感器矢量控制技术及其相关产品。

Microchip主任应用工程师王微子
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Freescale《Freescale在电机控制中的MCU和应用方案》

Freescale在电机控制应用中,既有工业市场广泛使用的Freescale DSC,也有新推出基于ARM® Cortex® M0+内核的Kinetis KV系列MCU。其中DSC新产品性能提升功效减半价格降低,KV系列基于M0+内核的KV10已经量产。本次演讲中,Freescale亚太区业务拓展经理李唐山介绍了Freescale在电机控制中的MCU和应用方案。

Freescale亚太区业务拓展经理李唐山

Active-Semi《节能高效单芯片直流和交流电机控制解决方案》

Active-Semi市场应用副总陈明亮介绍了Active-Semi的节能应用控制器(PAC)。PAC是一个单芯片的解决平台。它的单片机核能够有效地处理无传感器的矢量控制(FOC)算法。模拟核则能控制开关电源、线性电源、MOSFET和IGBT的驱动、相电流和电压信号处理与放大。

Active-Semi市场应用副总陈明亮

士兰微《士兰电机功率驱动产品在电机系统中的应用技术介绍》

士兰微高级电机系统应用经理徐晖重点介绍了Silan电机功率驱动产品特色,以及在典型电机系统应用技术, 用发展和系统的眼光看待国产器件在整个电机领域的发展趋势。

士兰微高级电机系统应用经理徐晖

LittelfuseInc, Inc.《Littelfuse在电机和功率控制的保护方案》

LittelfuseInc, Inc.深应用技术工程师杜尧生针对Littelfuse在电机和逆变器的保护方案,介绍保护电路选型指南和应用笔记。

LittelfuseInc, Inc.深应用技术工程师杜尧生
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Tektronix Instrument《PWM马达驱动器电源分析》

PWM脉宽调制方式已经越来越被采用在马达驱动中, 因为可以非常方便的进行马达调速,满足马达在不同场合的应用。 但是对于这种调制的方法如何能准确测试和评价驱动器的质量确是非常困难的。本次演讲中,Tektronix Instrument分销事业部行业渠道开发经理陈鑫磊介绍了泰克公司如何进行PWM马达驱动器的分析。

Tektronix Instrument分销事业部行业渠道开发经理陈鑫磊

IHS《中国电机和电机控制市场》

国际数据分析机构IHS高级分析师周万木与会人士分析了目前经济形势对中国电机和电机控制行业的影响,解读了行业政策对市场的作用,并对今后五年的市场行业趋势做了预测。

IHS高级分析师周万木

浙江大学电气工程学院电机工程学系教授沈建新《高速永磁无刷电机系统》

当天,沈建新教授的演讲主要围绕高速电机的速度和功率,并介绍了高速永磁无刷电动机设计的规律和控制方法。

浙江大学电气工程学院电机工程学系教授沈建新

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