技术

<br/>
《GB/T1032-2012三相异步电动机试验方法》中电机效率的测试方法有A法、B法、C法、E法或E1法、F法或F1法、G法或G1法、H法，另外对于支持调速的电机，还有MAP图法，不同的试验方法适应不同的电动机，不同试验方法准确性也不一样，下面就让我们一起来看一下几种常用测试方法的区别。

我们先说说磁铁磁钢是什么?

磁钢其实是个含义很广的玩意,简单说来就是永磁体,传统叫吸铁石,当然磁钢的磁性相对较弱。

工业革命以后经过法拉第、麦克斯、韦洛伦兹等人研究,电磁转换成了引领时代发展的动力。那 么这个时候的电磁学理论是有了,但受制于永磁体的工艺和材料问题,直流电机的体积就成了一 个无法突破的瓶颈。9.18 那年不单是日本人进了东北,日本人在冶金方面也取得了突破:三岛 德七突破性的发现铝镍钴配比得当可以获得很好的磁性,而且磁钢可以造高温(600 度环境)下 不退磁,也为后期强力磁钢的发展提供了契机,而由此带来了直流电机小型化的一个飞跃发展, 当然随着人类的需求磁钢很快又跟上需求的节奏,于是电动车电机使用的钕铁硼稀土磁钢在 70年代初问世,并于 1983 年定型钕铁硼配方标准一直延续至今霸占磁王的宝座,而且不巧的也是 日本人再次获此殊荣。

<br/>
机器人的传动和布局设计从理论上讲应该是比较成熟的领域，如果有样机，拆开一看就可以知道大部分的结构。但是在结构优化设计经验、装配规范的标准化、零配件的按需定制以及供应链优化等方面国内厂商还需要很长时间的积累。

本文以KUKA为例，分协作机器人iiwa和传统机器人KR两个大系列。

<strong>协作机器人iiwa</strong>

<br/>
<strong>Jakub Szymczak, Shane O'Meara, Johnny Gealon, 和 Christopher Nelson De La Rama</strong>

<strong>简介</strong>

旋变器和机电传感器可用来精确测量角位置，以可变耦合变压器的方式工作，其初级绕组和两个次级绕组之间的磁耦合量根据旋转部件（转子）位置而改变；转子通常安装在电机轴上。旋变器可部署在工业电机控制、伺服器、机器人、混合动力和全电动汽车中的动力系统单元以及要求提供精确轴旋转的其他许多应用中。旋变器在这些应用中可以长期耐受严苛条件，是恶劣环境下军用系统的完美选择。

<br/>
<strong>电路功能与优势</strong>

图1所示电路提供非接触式AMR(各向异性磁阻)角度测量解决方案，可在180°范围内具有1°角度精度。该电路适合高速、精确、非接触式角度测量应用。

电路提供全部必要的信号调理，包括仪表放大器、缓冲器和双通道ADC，可高效处理 AMR传感器的低电平电桥输出。

使用该电路是一种业界领先的角度测量解决方案，适用于机床速度控制、起重机角度控制、电机速度测量和其他工业或汽车应用。

<br/>
我国车用电机在全球资源条件下具有明显的比较优势，发展潜力较大。从新能源汽车的产业链来看，受益端将主要集中在核心零部件领域。国内车用驱动电机行业现状：电机业中的小行业、但制造门槛高，电机驱动系统还存在较多差距与不足，但国内政策扶持将加快产业步伐。

<br/>
电动汽车主要是由电机驱动系统、电池系统和整车控制系统三部分构成，其中的电机驱动系统是直接将电能转换为机械能的部分，决定了电动汽车的性能指标。因此，对于驱动电机的选择就尤为重要。

在环保的大环境下，电动汽车也成为了近年来研究的热点，电动汽车在城市交通中可以实现零排放或极低排放，在环保领域优势巨大，各国都在努力发展电动汽车。电动汽车主要是由电机驱动系统、电池系统和整车控制系统三部分构成，其中的电机驱动系统是直接将电能转换为机械能的部分，决定了电动汽车的性能指标。因此，对于驱动电机的选择就尤为重要。

<strong>1、电动汽车对于驱动电机的要求</strong>

目前对于电动汽车性能的评定，主要是考虑以下三个性能指标：

现阶段关于电动汽车关键零部件的讨论，大部分主要集中在对动力电池的讨论上，而对电机电控等方面的探讨，却少之又少。究其原因，一方面是关于动力电池技术的发展上，不时有新技术与新热点出现，容易吸引媒体与读者的注意。而电机电控方面，新技术新热点则少之又少；二是在电机电控领域，尤其是在电控领域，国内供应商还处于一个相对初级的阶段，所研发的产品还无法达到国际领先水平，这也极大的限制了广大消费者们对电机电控技术的关心。鉴于篇幅所限，笔者只对电机电控的基本知识为大家做一个简单的介绍，希望对大家能有所帮助。

<br/>
表面微加工是一种用来构建硅机电结构的技术。 结合板载信号调理电路，可将完整的机电系统经济高效地构建在单个硅片上。 用于汽车安全气囊的加速度计是第一款成功商用的表面微加工传感器。 此后，人们往各个领域进行了探索。 最新的开发工作关注三个方面： 提高加速度计性能、更高的集成度和新功能。 开发了两款低g加速度计，其中一款可以解析5 mg信号，另一款采用Σ-Δ环路实现数字输出。 很多工作都围绕着新功能展开，而最新开发工作包括表面微加工速率陀螺仪。

<strong>什么是表面微加工？</strong>

<br/>
<strong>作者 ：Hein Marais，高级产品应用工程师</strong>

CAN 是一种差分信号标准，广泛用于汽车、工业和仪器仪表行业。它用于不同系统之间的串行通信，这些系统常常是经长距离连接到不同的电源系统。由于环境限制，常常使用电流隔离来中断接地环路或提供物理安全性。

隔离式 CAN 网络的传播延迟比非隔离式 CAN 网络要长，设计起来可能颇具挑战性。图 1 显示一个使用信号和电源隔离 CAN 收发器ADM3053 的隔离式 CAN 节点，我们将以它为例来计算所需的 CAN控制器参数，以便在 20 米电缆上以 1 Mbps 的速度进行通信。

<br/>
许多传感器接口应用要求信号和电源隔离。为了运行模数转换器(ADC)、提供传感器偏置以及实现数字信号隔离，电源是必需的，但隔离电源的开关噪声可能会影响高精度测量。例如，当ADuM5201 isoPower的储能电路工作时，会产生360 MHz的噪声。如果该噪声与ADC的采样时间重合，噪声将耦合到传感器偏置、ADC电源或基准电压源中，导致测量丧失一定的保真度。为减少干扰，数字系统的常规做法是在时钟沿之间开始ADC转换，确保开关噪声不与电压转换相互作用。

<br/>
集成隔离电源isoPower®的iCoupler®数字隔离器采用隔离式DC-DC转换器，能够在125 MHz至200 MHz的频率范围内切换相对较大的电流。在这些高频率下工作可能会增加对电磁辐射和传导噪声的担心。ADI公司的AN-0971应用笔记“isoPower器件的辐射控制建议”提供了最大限度降低辐射的电路和布局指南。实践证明，通过电路优化（降低负载电流和电源电压）和使用跨隔离栅拼接电容（通过PCB内层电容实现），可把峰值辐射降低25 dB以上。

<br/>
国际能源报告显示，2006年电子电机的能耗为全球电能消耗总量的46%，相当于6040 Mt CO2排放量 。这导致人们要求电机驱动器 制造商新增高级控制功能和工具，以便优化系统能效。在工厂生 产系统中优化能效的新电机驱动器生态系统已得到了全球范围内 的广泛认可。对于欧洲来说，得益于节能政策，工业电能消耗量 呈现出每年1%的下降趋势。

<br/>
在恶劣的电机应用环境中，应用要求能够抵御高压瞬变，防止数据受扰，并且消除高压电压力对隔离器隔离寿命的影响。此类应用的典型隔离解决方案是光耦合器，其内部绝缘层很厚，可以承受高压，但缺点是要使用发光二极管(LED)，其光强度会随着时间推移和温度变化而降低，这就会带来设计和可靠性问题。

新型数字隔离器不使用LED，消除了可靠性问题，改善了绝缘能力，可与光耦合器相媲美，除此之外，它们的优势是对高压瞬变的抗扰度更强，能够更好地满足电机控制应用的要求。

<strong>认识数字隔离器，从基本框架开始</strong>

数字隔离器结构和技术如图1中的示例框图所示。根据具体架构，数字隔离器响应输入逻辑电平或输入脉冲。可使用不同方法编码和解码信号，以便跨越隔离栅收发逻辑数据。

<br/>
<strong>作者：Mark Cantrell</strong>

利用序列光耦合器建立双隔离栅会存在一些问题，因为数据完整性很差，而且没有一种紧凑和廉价的方式为两个隔离栅之间的接口提供电源。随着iCoupler®等高性能数字隔离器以及isoPower®器件集成电源的问世，通过分层隔离器建立高压隔离栅现在已经成为一种可行解决方案。

由于新型电池和发电产业的快速扩张，我们需要具有很高工作电压的接口，还要求提供加强绝缘。例如，太阳能逆变器应用具有以下要求：

• 800 VDC的工作电压
• 2级污染等级
• 过压类别III

根据IEC 62109-1标准的有关加强绝缘的规定，这需要：

<br/>
<strong>作者：高级应用工程师Xiaoqi Zhou </strong>

iCoupler®数字隔离器广泛用于跨越隔离栅传输数字信号。某些情况下，数字隔离器在非隔离应用中也非常有用。

<strong>–48 V DC-DC电源</strong>

<br/>1、定时自动循环控制电路

<strong>说明：</strong>

1、 题图中的三相异步电动机容量为1.5KW，要求电路能定时自动循环正反转控制；正转维持时间为20秒钟，反转维持时间为40秒钟。

2、 按原理图在配电板上配线，要求线路明快、工艺合理、接点牢靠。

3、 简述电路工作原理。

注：时间继电器的延时时间不得小于15秒，时间调整应从长向短调。

功率因数，是有功功率和视在功率的比值，是异步电动机的主要性能指标之一。从等效电路看，异步电机是一个感性电路，必须从电网吸收感性无功，其功率因数总是小于1的。

电机在空载时转子电流约等于零，定子电流基本上是励磁电流，其主要成分是磁化电流，因此，空载时的功率因数很低，约为0.2。电机在加上负载后，转子电流增大，输出的机械功率增大，定子电流中的有功成分增大，因此定子的功率因数迅速增大。但当负载增大到一定程度，负载增大引起转差率s较大，转子的电压、电流之间的相位角较大，转子的功率因数下降，定子的功率因数也随之减小。换言之，在整个正常工作范围内，只有在某一负载时有最大功率因数，通常使在额定负载或略低于额定负载附近有最大功率因数，一般为0.7~0.9，而空载，轻载时功率因数则很低。

针对电机功率因数的准确测量，一般需要从以下几个方面下手来提高测量的准确性。

<br/>
<strong>Glenn Morita</strong>

虽然人们普遍认为电容是解决噪声相关问题的灵丹妙药，但是电容的价值并不仅限于此。设计人员常常只想到添加几个电容就可以解决大多数噪声问题，但却很少去考虑电容和电压额定值之外的参数。然而，与所有电子器件一样，电容并不是十全十美的，相反，电容会带来寄生等效串联电阻(ESR)和电感(ESL)的问题，其电容值会随温度和电压而变化，而且电容对机械效应也非常敏感。

设计人员在选择旁路电容时，以及电容用于滤波器、积分器、时序电路和实际电容值非常重要的其它应用时，都必须考虑这些因素。若选择不当，则可能导致电路不稳定、噪声和功耗过大、产品生命周期缩短，以及产生不可预测的电路行为。

<br/>

<strong>作者：Luis Orozco，ADI公司系统应用工程师</strong>

同步检测是一项实用的技术，它可通过许多仪器仪表应用提取低于噪底的嵌入低电平信号。例如：测量非常小的电阻，测量在强背景光下光的吸收或反射，或者甚至在高噪声电平的情况下进行应变测量。