近幾年來，很多不同的經濟領域都對節能設備的應用問題進行了廣泛的討論，并且提出了不少的技術解決方案。這些方案一方面涉及到零部件的優化，另一方面涉及到系統分析的復雜性和優化標準。本文主要介紹了工業生產領域中一種可行的解決方案。

包括政治家在內，許多相關人士都對能源效率問題發表了自己的意見。其目的在于通過在國內下達節能的定義和在國際上提出節能的任務，來實現全球化的節能。為此，歐盟成員國做出了一個雄心勃勃的計劃：通過多種提高能源利用效率的方法，到2020年實現節能20％的目標。德國政府認為，就“提高能源效率”來講，工業企業中的電子驅動系統有著相當大的潛力可以挖掘。在電子驅動設備更新換代的工作完成之后，企業大約可以節約12億歐元的能源費用。

可行節能措施

節能潛力的觀察往往與很長的工作時間相互聯系在一起。一般情況下是用優化了的系統來進行檢驗，從而獲得能源費用的節約方案。Hanning電子產品有限責任公司是研發、生產和銷售電子驅動部件和提供整套解決方案的專業廠家，在驅動部件、電子技術、泵系統、通風技術以及調節技術領域中有著很高的專業技術水平。另外，他們還與用戶一起在優化生產流程、降低能源費用和提高能源利用率方面進行了密切的合作。

1.提高零部件的節能措施

(1)工藝技術調研（也包括在非驅動技術領域中的調研）。
(2)新材料應用的實驗。
(3)利用高性能模擬工具進行分析和計算。
(4)對生產過程進行優化。
(5)安裝條件的優化。

2.提高驅動系統的節能措施

(1)現有系統的分析。
(2)負載狀況的優化（轉速、扭矩和加速度等）。
(3)選擇合適的驅動系統。
(4)利用智能化的機電一體化系統置換機械解決方案。
(5)通過有目的的機械和電子技術設計進行費用優化。
(6)將用戶專用的物流部件集成到電動機控制系統中。
(7)為最終用戶提供附加服務。

徹底挖掘和利用節能潛力

在IEC 60034-30標準中，對功率為0.75kW以上的異步電動機效率做出了規定。在高性能同步電動機研發的框架內，標準規定的這一節能效率在小功率范圍內已經實現了10％（圖1）。

圖1 效率比較（IEC 60034-30與永磁電動機）
利用多個小型異步電動機取代大型驅動電機以及少用功率損失較大的機械驅動元器件是一件非常有利的事情，因為這些電動機在功率相同的情況下體積比標準電動機要小。由此也帶來了質量慣性矩的降低，減少了金屬材料的用量；在動態應用時也節約了加速能量。

某一機床中使用的是帶變頻器的55kW的標準電動機。經過中央動力分配軸和變速器實現為各個工作軸分配50％~100％的機械功率。在對機床進行了總功率的平衡計算后，最后用高性能的電動機（EFF2和EFF3）以及電子同步驅動系統取代了原有的驅動方案。在機械傳動中，人們注意到了機械效率的不同。在計算總費用時使用了LCC壽命周期費用法。此計算包括了所有在該電動機使用期間所發生的費用（市場通常的采購費用，能源費用按7.5歐分/kWh計算，維護保養費用和其他費用），并在整個使用壽命周期中考慮到了利率系數等因素。設備的工作時間按5500h/年計算。

由于選用了變頻器，圖1所示的電動機效率為96％。考慮現有系統機械損失后的效率為75％。在采取改進優化措施之后，效率可以提高到80％，但需要增加一些附加費用。這些費用是因為選用了更好的材料、更高價值的零部件或者附加的維護保養而產生的。例如更換了一個性能更好的軸承、使用了效率優化了的變速器以取代皮帶傳動機構以及更加準確的校正了的集中傳動軸等。

圖2 集中驅動系統的使用壽命周期費用（機械效率75%和永磁電動機）

圖3 集中驅動系統的使用壽命周期費用（機械效率75%和永磁電動機）
在圖2和圖3中，給出的是機床工作期間不同機床配置方式的累計費用。在這一實例中，可以清楚看到如下的相互關系：

（1）與能源費用相比，設備的采購費用不是主要的費用因素。
（2）較差的機械效率在整個系統中有著決定性的作用。
（3）機械效率的改進提高與購進附件的投資有著成比例的關系。
（4）高檔和優質電動機的效率對節能的作用有限。
（5）最大的節能潛力在于使用采購成本相對較高的永磁電動機。

節能效益是不能僅依靠將標準電動機更換成高效電動機來實現的。系統優化和永磁電動機的使用也能帶來節能和節約費用的好處。本例中可以實現的節約效益共計約29％。

驅動技術的發展趨勢

在全球化的市場競爭中，目前驅動系統的創新水平和生產費用具有決定性意義；而在將來，質量、產品的可靠性以及節能將具有更加重要的意義。德國的傳統強項——驅動技術將繼續發揮更大的作用并鞏固自己的地位。這些觀點還沒有考慮到經濟領域中自動化技術的進步而帶來的驅動系統數量與未來家用電器的增加。基于經濟的或者系統技術的原因，還會出現非電子驅動向電子驅動轉換的趨勢。而最后一個原因就不僅僅是驅動系統框架內降低電力消耗的問題了。

同步電動機技術的應用

由Hanning公司研發、設計和生產制造的新型同步電動機以其結構緊湊、高效、尤其是在部分負載情況下的高效性以及符合用戶需要的結構設計而著稱。他們研發設計的同步電動機種類繁多，既有有電機外殼的結構形式，也有無電機外殼的結構形式，規格在56~132之間，功率范圍最大為7.5kW。其均勻無級調節，轉速絕對穩定，因此對負載的變動不敏感。轉子由高性能的永磁磁鐵制造，工作時沒有損耗。

該系列電動機不僅在機械方面，而且在電氣性能方面都能準確的按照用戶的要求進行匹配。同步電動機由電子部件啟動，能夠很好的與驅動系統的性能相匹配；它不僅僅做到了工藝和技術上的優化，而且也能非常節能的運行。(end)