創(chuàng)新的機(jī)電一體化技術(shù)

圖1 用于全可變節(jié)氣門調(diào)節(jié)的BLDC電動(dòng)機(jī)

機(jī)電一體化已經(jīng)成為汽車應(yīng)用中創(chuàng)新性控制和調(diào)節(jié)技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵詞。人們逐漸對創(chuàng)新性控制和調(diào)節(jié)技術(shù)在精確性、體積大小和可靠性方面提出了越來越高的要求。

目前，機(jī)電一體化技術(shù)越來越多地把機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)的元器件/模塊集成到一起。它們對汽車工業(yè)的決策者、設(shè)計(jì)者提出的大量問題都給出了答案：分散式的智能化、改善的可靠性、更加堅(jiān)固耐用的特性、重量的輕量化及更小的安裝空間。很多新的標(biāo)準(zhǔn)，如有害氣體排放標(biāo)準(zhǔn)或者安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，要求車輛的控制和調(diào)節(jié)越來越智能化。在對液體流量（空氣、油及燃?xì)獾龋┑亩靠刂坪驼{(diào)節(jié)、對機(jī)械元器件（閥、節(jié)氣門及凸輪等）運(yùn)動(dòng)的控制和調(diào)節(jié)方面，原則上都可以利用機(jī)電一體化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。而簡單的執(zhí)行機(jī)構(gòu)幾乎無法完成未來對控制和調(diào)節(jié)提出的要求。在轎車、貨車和商務(wù)車中，這些控制和調(diào)節(jié)功能將越來越多地由智能化的調(diào)節(jié)器和無刷直流電動(dòng)機(jī)（BLDC電動(dòng)機(jī)）來完成。

圖2 集成有傳感器的線性驅(qū)動(dòng)裝置，該裝置是汽車彎道燈運(yùn)動(dòng)的機(jī)械接口

創(chuàng)新的機(jī)電一體化技術(shù)

Sonceboz公司是一家研發(fā)和生產(chǎn)機(jī)電一體化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的專業(yè)廠商，他們的產(chǎn)品有驅(qū)動(dòng)裝置、精密機(jī)械、控制電氣、傳感器和控制軟件，并從事這些產(chǎn)品的研發(fā)到最終安裝工作，包括質(zhì)量檢驗(yàn)。他們的研發(fā)重點(diǎn)是把電氣的脈沖信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械的運(yùn)動(dòng)，將產(chǎn)品有選擇地或者根據(jù)用戶特殊要求應(yīng)用到汽車領(lǐng)域中，涉及到的技術(shù)領(lǐng)域從燃油監(jiān)控到安全保障，直至車輛的駕駛舒適性。

這些新產(chǎn)品的研發(fā)是基于無刷電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)之上與機(jī)械的線性或旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的創(chuàng)新性產(chǎn)品研發(fā)。開發(fā)出來的產(chǎn)品涵蓋了最小型的微小電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及BLDC電動(dòng)機(jī)，包括了用戶特殊要求的機(jī)械接口和電氣接口。在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，與用戶的合作與交流能夠更好地理解所要完成的任務(wù)，采用最合適的專業(yè)技術(shù)。

機(jī)電一體化元器件所面臨的挑戰(zhàn)是，能在非常嚴(yán)格的環(huán)境條件（如高溫、低溫等）下運(yùn)動(dòng)，并可以在振動(dòng)和非常緊湊的空間中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定工作。工業(yè)化的解決方案應(yīng)達(dá)到零故障的質(zhì)量和最佳的可追朔性，只有這樣才能確保滿足用戶的更高要求。

圖3 這種智能化電動(dòng)機(jī)能夠主動(dòng)調(diào)節(jié)冷空氣的進(jìn)氣量，將燃油消耗減少0.2L/100km

有些機(jī)電一體化元器件的功能與用戶有著直接的關(guān)系，如可調(diào)前大燈。為了實(shí)現(xiàn)這類運(yùn)動(dòng)，Sonceboz公司研發(fā)生產(chǎn)了一種線性執(zhí)行器。這種執(zhí)行機(jī)構(gòu)配備有傳感器和故障診斷功能并能夠?qū)崿F(xiàn)在惡劣溫度條件下可靠工作。此外，由于擁有高度集成的結(jié)構(gòu)、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和高可靠性，它能夠在車輛的整個(gè)使用壽命周期內(nèi)可靠運(yùn)行。Sonceboz公司研發(fā)生產(chǎn)的EC電動(dòng)機(jī)和機(jī)電一體化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于車輛的儀表板、駕駛輔助系統(tǒng)、主動(dòng)式空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)中。據(jù)該公司介紹，他們每年銷售的驅(qū)動(dòng)裝置數(shù)量高達(dá)4000萬套。

Sonceboz公司的MMT移動(dòng)磁體技術(shù)研發(fā)中心是世界上頂級的電磁技術(shù)研發(fā)中心，其主攻方向是執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)和傳感器。該技術(shù)中心成功研發(fā)的冷風(fēng)節(jié)氣門系統(tǒng)對車輛的空氣阻力進(jìn)行了優(yōu)化，這屬于空氣動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域中的一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)。利用水箱散熱器處的智能化冷空氣調(diào)節(jié)擋板，可以更經(jīng)濟(jì)地調(diào)節(jié)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)艙的新鮮空氣量且更精確地確定冷空氣的最佳需求量，從而實(shí)現(xiàn)了盡可能低的空氣阻力。根據(jù)車輛的車型和前端部設(shè)計(jì)，僅此項(xiàng)優(yōu)化就可以使CO2排放減少4g/km，油耗減少0.2L/100km。

圖4 結(jié)構(gòu)緊湊的排氣監(jiān)控?zé)o刷電動(dòng)機(jī)

結(jié)語

機(jī)電一體化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)從來沒有像今天這樣迫切。電子技術(shù)、信息技術(shù)和新材料等為我們開啟了創(chuàng)新的大門，也向我們指明了今后研發(fā)的方向和途徑。高復(fù)雜性的、可編程序控制的運(yùn)動(dòng)就是未來需要解決的重點(diǎn)問題。對產(chǎn)品和工藝技術(shù)進(jìn)一步的二次開發(fā)能夠保證企業(yè)的未來。在緊密的合作網(wǎng)絡(luò)中，與職工、合作伙伴和供應(yīng)商們高效的合作能夠?yàn)橛脩籼峁└嗟膭?chuàng)新性驅(qū)動(dòng)技術(shù)解決方案。