在整个寿命周期内，拥有和操作一台电机的成本中，能源占了80%。这就是为什么汽车制造商花了几十年时间试图制造出更节能的设计。但是标准马达的效率已经达到了96.7%，目前的技术可能已经达到了极限。
一些电机制造商说，如果由此带来的价格上涨将超过任何小的效率提高，继续在电机设计上进行重大投资是不切实际的。另一些人则求助于新老工具，这些工具可以帮助马达。
在不同的速度或负载下有效
无论标准感应电机的效率如何，大多数用户都意识到，实际的能源性能可以根据应用而有很大的不同。“感应电机的效率随着速度和/或负载的降低而降低，”Oscar Palafox解释说西门子低压电机。
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| 西门子电机产生的监测数据可以帮助工厂维护团队提高运行性能。 |
HVAC系统的运行要求取决于白天或晚上，或者负载和速度频繁变化的生产线，这是两个典型的应用，其提供的效率可能低于额定值承诺。
为了应对这些情况，西门子推出了同步磁阻电机，该公司表示，这种电机可以减少高达70%的能源使用。Palafox说:“在100%的速度和负载下，同步磁阻电机比感应电机更高效。”“但由于它们在大多数速度范围内都能保持高效率，因此在变速应用中可以取得更好的效果。”
西门子大型电机市场经理里奇•明茨(Rich Mintz)表示，这种电机填补了标准感应电机和更昂贵的永磁电机之间的空白。同步磁阻电机与变频驱动串联工作，以达到最有效的传动系统性能。
明茨补充道:“你需要考虑整个驱动系统的效率，而不是单个部件。“如果马达很便宜，人们就不会认为有必要监控它们。但你需要从大局着眼。这不仅仅是一台发动机的成本;你必须计算的是意外停机的成本。”
这种测量整个系统效率的趋势始于欧洲，从电机和驱动开始，但延伸到驱动设备。虽然典型的效率标准的电机计算效率在一个固定的速度和负载，欧洲标准提供了方法来确定一个系统的效率在不同的速度和负载值。
由驱动系统产生的数据可以是优化机器性能的有力工具。“数字模拟测试可以让你了解设备性能变化的影响，”Mintz说。“通过创建一个工厂车间工作的数字双胞胎，你可以确定电机将如何应对操作条件的变化。这可以教会你如何在做出任何实质性改变之前改善系统。”
数字化是工业物联网(IIoT)的基础，这一趋势有可能改变设备及其电机的监控和操作方式。“通过安装数字主干，”西门子中压电机产品经理Ryan Maynus表示，“企业可以实时了解机器的健康状况，以及随着时间推移可能对正常运行时间、生产率、安全性和其他性能因素产生重大影响的微小变化。”
为了帮助实现这一目标，西门子创建了MindSphere，这是一个面向工业的云平台，为数据分析和连接能力提供安全的环境，为开发者、应用程序和服务提供工具。其设计目的是帮助评估和使用数据，以获得能够推动资产性能和优化的见解。
寻找它的效率
公司变速电机产品总经理Michael Offik表示，电机开发的目标是通过提高能源效率、产品和过程的可靠性来降低客户的总拥有成本ABB的Baldor电气公司。
Baldor计划在本季度向美国市场推出ABB Ability智能传感器。这将提高IEC和NEMA电机的电机和工艺的可靠性。此外，Baldor继续提高电机效率以上的NEMA溢价水平。
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| Baldor的eXtreme Efficient电机适用于跨线离心泵应用，并提供IE4级别的效率。 |
Offik表示:“例如，我们的RPM XE或eXtreme Efficient电机非常适合跨线离心泵应用，与NEMA优质的IE3相比，它能提供IE4级别的效率。”该电机现在可从股票在10-100 HP评级，并可用于替代传统的NEMA高级电机。RPM XE结合了转子笼和永磁体，允许跨线作业，并具有永磁体转子电机的效率优势。
Baldor还推出了一款名为EC Gold的小型电换向(EC)电机。它们将于2018年第一季度上市，旨在实现IE4或与驱动器一起使用时的更高效率。它们通常比感应光束更小、更轻。
Offik补充道:“所有这些新的电机产品都可以帮助工程师降低生命周期成本。“它们效率更高，耗电更少，运行温度更低。这使得电机使用更少的能量，使用时间更长。”
虽然美国使用的大多数电机现在满足NEMA高级或IE3级别的效率，许多客户继续寻找进一步降低能源消耗的方法。Offik说:“举个例子，现在大多数工厂都在变扭矩应用中使用更多的驱动器。“工程师们可以将RPM XE安装在可调速驱动器上，既可以增加驱动器，也可以提高电机效率。在许多情况下，他们甚至可以使用更小的驱动器，因为RPM XE的效率更高，在相同的功率输出下使用更少的安培。”
Offik表示，本文前面提到的用于低压电机的ABB Ability智能传感器是另一个帮助客户降低能源成本的工具。它不同于传统的状态监测方法，即在电机上安装几个振动和温度探头，每季度或每月进行一次测量。
他解释说:“智能传感器连接在电机上，使用数年，频繁读取数据，由智能手机或平板电脑定期收集。”“产生的数据可以在专门的门户网站上查看和分析。通过监测关键电机参数，然后根据我们多年的电机设计经验分析这些信息，这有助于工厂增加正常运行时间，延长电机寿命。在昂贵的停机时间或设备故障之前，能够了解电机的状况，并识别潜在问题，有助于保持生产线的运行。”
更多的选项，更好的性能
伦茨2017年11月推出三款专用电机:g350减速电机、m550-P感应电机和m850系列伺服电机。
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| 小的形式因素和400%的启动扭矩的伦兹的g350减速电机是专为使用在输送机。 |
机电产品经理Alby King解释说:“g350专门针对那些寻求小尺寸和灵活性的输送机制造商，同时尽可能智能地使用能源。”“它可以很容易地在车间和终端用户储存和配置。”
根据King的说法，Lenze的新模型的目标是简化和优化用于输送机的减速电机。“它将我们经过验证的Smart Motor与一个外形非常小的单级直角变速箱相结合。它很容易编程，包括五种可用的预设速度和长达20秒的可编程加速和减速。”“400%的启动扭矩可用，没有必要过大，使一个明显较小的电机反映真正的输送机运动需求。这有助于降低初始成本和整体运营成本。”
m550-P解决了当前的IE3/NEMA高级感应电机效率立法，与它所取代的电机大小大致相同。King说:“事实上，在某些帧尺寸下，实际尺寸比IE2/高效版本要小。”这种电机可以配备许多标准选项，包括刹车，反馈装置和外部冷却。
Lenze m850是该公司同步伺服电机组合的新成员，一直专注于高动态性能。King解释道:“这种中等动态的伺服电机是为定位、机器人、包装和搬运而设计的，目标市场是不需要高动态响应的大约70%的市场。”“它紧凑的设计提供了一个低成本的选择，由于更大的惯性，增加了可控性。”
避免碰撞
软件仍然是电机制造商改善设备性能的重要工具。Beckhoff自动化例如，该公司引入了TwinCAT电机避碰技术，作为其基于pc的TwinCAT 3工程和伺服电机系统运行时软件的附加库。
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| 贝克霍夫自动化公司的旋转伺服电机采用了新的软件，可实现防撞技术。 |
Beckhoff驱动技术应用专家Matt Prellwitz解释说:“这对旋转伺服电机来说是一个方便的附加好处，可以防止在使用TwinCAT 3 NC PTP操作多个运动轴时发生碰撞。”该软件包用于在同一机械平面上的两个轴之间创造工作距离，就像齿条和齿轮系统一样，并从一个位置到另一个位置获得最佳位置。当运动路径被清除时，如果路径被另一个轴阻塞，则位置移动完成。当多个电机协同工作以移动工件和机械部件时，它能有效防止碰撞。”
由PLCopen标准委员会定义的功能块，允许避免碰撞技术进入运动控制项目，而无需直接编程。Prellwitz说:“这种功能可以避免对机械设备的损坏，最大限度地减少停机时间和错误。”
他补充说:“在具有避碰功能的运动系统中，EtherCAT工业以太网系统可以用于实现旋转电机位置的确定性扫描，并报告每个轴的位置。然后系统可以精确配置旋转轴的数量和它们之间的间隙距离。用户可以使用实际的电机进行设置，也可以在TwinCAT软件的模拟模式下工作。”
