發布日期：2022-07-24 點擊率：76
圖1 采用EC電機和Eta-Crown錐齒輪傳動裝置，組裝設備通過加工過程的運輸速度得到符合要求且能源優化的控制
德國工業總耗電量的近70%用在驅動技術上。如正確采用了裝有高效電機和變速器的小型驅動裝置，可以開發出巨大的節約潛力。而且在設計驅動裝置時也必須越來越多地考慮到裝置的壽命周期成本（Lifecycle Costs）。
在工業應用當中，過去在做新投資和零配件采購時，很少重視高效和智能的馬達與變速器方案。但由于德國總耗電量的近43%是用在工業上，因而如果工業中裝備了高效和智能的驅動技術，設備就能為降低能耗做出巨大貢獻。此外，經過改造的設備將減少CO2排放，為達到規定的氣候保護目標出一份力。
說到面向未來和生產效率，智能減速馬達可以在驅動技術中擔負先驅者的角色。特別是小型驅動裝置，在可能的節約潛力方面應當給予重視，因為每年制造并用于工業當中的這種驅動裝置達900萬～1000萬臺，且仍有增加趨勢。無論是在運行中的耗電量，還是裝機總功率，這種驅動裝置在設備投資中都扮演重要的角色。由于驅動技術分散化趨勢越來越明顯，該裝置也越來越重要，而且在機器和設備制造中也可以有更多的靈活性。
高能效利用小型驅動裝置的4種方式
1. 高效利用驅動裝置最簡單和最快捷的途徑是符合應用環境的設計驅動裝置。假如出于安全需要設計了超規格的驅動裝置，那么它們僅在部分負荷區域運行，因而也是在效率極低的范圍內運行。據ZVEI調研稱，采用正確的設備規格，可以利用60%的節約潛力。選擇馬達方案時的另一個問題是，僅僅把眼光集中到低購買價格上。現在，壽命周期成本必須作為現代驅動方案的一個重要方面來加以考慮。
2. 除了驅動裝置的規格正確以外，采用的驅動裝置效率以占15%可能的節約潛力也具有重要意義。蝸輪蝸桿傳動裝置由于制造成本相對較低，目前在小型驅動裝置領域占主宰地位。然而由于它們在減速區域有滑動摩擦，這種傳動裝置又最常用于這個領域（10～60：1），因而它們的效率極差，只有35%～70%。由于驅動的馬達還必須克服蝸形齒輪組的起動轉矩，這又導致了驅動裝置必要的規格過大。不過，現在錐齒輪傳動裝置的應用方面有了蝸輪蝸桿傳動裝置的替代方案：采用平齒輪或冠齒輪技術的錐齒輪傳動裝置。其基礎主要采用滾動摩擦的齒輪技術，這樣效率可達85%～97%。因此，結構對稱、壽命明顯較長、投資和運營成本方面的節約潛力大，是其決定性的優勢。假如結構空間允許，也可以采用具有類似效率和功率特點的行星齒輪傳動裝置和正齒輪傳動裝置。
圖2 由于效率較高，在功率相同的情況下，采用Eta-Crown錐齒輪傳動裝置的驅動裝置比采用蝸輪蝸桿傳動裝置的驅動裝置耗用的能源必然要少
3. 采用效率優化的馬達方案可另外再提供15%可比較的節約潛力。比如用電整流電動機（即EC電機或BLDC電機），盡管其有電子裝置，因而與此相聯的是增加能耗，但也能夠大幅度節約成本，不僅是在運行當中，也包括在起動性能。這樣使電網波動更小，進而也降低了裝機連接功率。
4. 可能的節約潛力最后10%在于控制方案。通過采用BLDC驅動裝置，可以比較簡單地實現智能控制方案，因而使相應的應用能夠得到能源優化的運行。通過由時間優化到能源優化的運動提升的過渡可以達到這一點。
效率的提升獲得很高的節能潛力
由于時間運行驅動裝置性能強且效率高，因而可以采用能源需求小得多且規格明顯更小的電動機。特別是采用冠齒輪技術的Eta-Crown錐齒輪傳動裝置，為避免設備尺寸規格過大做出了決定性的貢獻。
一個具體的例子證明了節能潛力高：利用組裝設備在總共10個驅動單元定時運行情況下，該企業表明，當用新的變速、馬達和控制技術替代老的技術時，能夠達到很大程度的節電能力。有4種驅動方案做比較：采用交流電機的傳統蝸輪蝸桿傳動裝置；采用冠齒輪和交流電機的Eta-Crown錐齒輪傳動裝置；采用冠齒輪和230V無刷EC（EC技術）電機的Eta-Crown錐齒輪傳動裝置；采用48V無刷DC（BLDC技術）電機和冠齒輪傳動裝置的Eta-Crown錐齒輪傳動裝置（圖1）。
由于所有三種Eta-Crown錐齒輪傳動裝置的效率較高達87%，在功率輸出相同的情況下，耗用的電能比采用蝸輪蝸桿傳動裝置時少得多。因此，采用標準交流電機的蝸輪蝸桿傳動裝置損失功率在211W，這比采用230V無刷驅動馬達的Eta-Crown錐齒輪傳動裝置的損失功率要大得多。后一種驅動方案在這種情況下的損失功率僅為12W。在技術設備上的樓宇設計方面，工業過程中驅動裝置較低的損耗熱降低了極為必要的房間制冷費用。
而且在裝機電功率方面，Eta-Crown錐齒輪傳動裝置的工作效率也更高： 如果蝸輪蝸桿傳動裝置需要248W，那么采用冠齒輪傳動裝置的錐齒輪傳動裝置在230V時僅需35W。即便是采用48V無刷DC電機的方案，其連接電功率也只需139W——盡管其采用了智能控制方案。
在制造成本方面有一點優勢，那就是蝸輪蝸桿傳動裝置和Eta-Crown錐齒輪傳動裝置相比，起初稍微有利。但在設計新型驅動方案時，核心是壽命周期成本。通過采用Eta-Crown錐齒輪傳動裝置，和傳統的蝸輪蝸桿傳動裝置相比（圖2），可以節約電量達67%（按兩班倒持續運行14年計算）。
分散驅動技術促進采用小型驅動裝置
由于內置電子裝置采用復雜的調節戰略，通過BUS總線系統聯網，驅動裝置變得越來越智能。由于采用分散驅動技術，小型驅動裝置具有越來越重要的意義。正是這種分散的調節和控制方案，促進了小型驅動裝置的使用。要么能源需求“按需分配”，這時驅動裝置僅在需要時運轉；要么驅動裝置使用最小必要的速度工作，提供了節約潛力。無論在任何情況下，將與能源相關的過程進行優化占首要地位。目標是根據情況進行優化設計以及設備達到優化運行。
即使采用小型驅動裝置不能很快實現節能，但它們仍然有助于長期而且明顯地降低成本。在壽命周期成本的觀點下，如今任何一條道路都不可能撇開基于優化的電機傳動裝置組合與智能控制技術基礎上，應用優化的小型驅動裝置。只有在統一整體考慮所有節約潛力的情況下，“綠色工廠”才能最終實現。
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