研究人员提高泵和风扇小型电力驱动装置的效率

小型电动机广泛用于许多家用电器、工具和计算机以及现代汽车中，用于驱动泵和风扇等辅助设备。这些电动机单独使用时不会消耗太多能源，但组合起来却具有巨大的节能潜力。

新建成的“泵和风扇应用无刷驱动器CD实验室”研究团队由格拉茨技术大学(TUGraz)电力驱动和电力电子系统研究所的AnnetteMütze领导，现在进一步挖掘了这一潜力。得益于创新设计、改进的控制技术和使用新的制造技术，这里开发的无刷集成驱动器消耗更少的能源，运行更安静，重量更轻。

倾斜的爪子可减少振动

例如，较大的爪极电机用于车辆照明系统。它们作为小型驱动装置的用途并不为人所知。Mütze的团队通过倾斜和开槽爪子，减少了这些小型驱动器所谓的“齿槽转矩”，这不会产生任何额外成本。这最大限度地减少了电机转动时爪子的瞬时啮合，从而减少了不必要的振动。

“这使我们能够将一个重要的噪音源减少70%。这意味着驱动器运行更加平稳、安静，”Mütze说道。

简化控制可减少开关损耗

通过简化电流调节可实现效率提升。脉冲宽度调制通常调节风扇或泵电机的供电电流。为了使电流以所需的矩形模式流动，需要进行大量开关操作，但这会导致额外的能耗。

“我们只需针对每个所需矩形打开和关闭一次驱动器，”Mütze说道。“这使我们能够大大减少因开关损耗而导致的额外能耗。”

因此，特别是在低电流时，这些驱动器的整体效率比通过传统脉冲宽度调制控制的驱动器高得多。由于开关操作次数大幅减少，电机电路板所需的电容器数量也减少了一半，从而降低了成本。

铁氧体基材料的3D打印

第三项创新是采用铁氧体磁芯的PCB电机。“PCB”代表“印刷电路板”，在电机中，这意味着产生驱动所需磁场的绕组被设计为印刷电路板。这可实现高度自动化生产。

Mütze团队在电路板上安装了3D打印的铁氧体磁芯，从而改善了电机中磁通量的引导。这是使用更具成本效益的磁铁的先决条件，这些磁铁也是基于铁氧体的。