要为您的应用选择正确的电机，当然，您需要考虑的不仅仅是马力、速度和扭矩。由于电机系统占工业用电需求的70%左右，能源效率长期以来一直是一个先决条件，但似乎正在达到其极限。
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通过全面的系统优化，效率得到了进一步的提高，但对改善卫生、安全、连接、数据可用性的要求也在增加，这些都将使电机和驱动器——以及它们所保持的所有生产设备——免于意外关闭。
电机和驱动供应商正在为不断变化的食品和饮料行业创造产品。“在自动化和技术方面，我认为这是一个真正落后的行业，”约翰·帕罗特(John Parrott)说西门子工业美国食品和饮料市场。“现在，我们看到机器人、数字化项目以及如何远程管理业务方面出现了显著增长。”
寻找新的能源效率
最近，国际社会敦促在工业和基础设施中更多地采用高效电机和驱动器，ABB运动强调的一点是，尽管在过去的十年中效率迅速提高，但今天运行的大量自动化系统消耗的电力远远超过所需。节约能源直接关系到底线。
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阅读ABB的报告高效电机和驱动器在降低能源消耗方面的重要作用． |
标准感应电机的效率是有限的，这就是原因SEW-Eurodrive其他公司则转而采用了永磁技术。SEW-Eurodrive的食品和饮料行业客户经理Chris Wood表示，永磁电机比标准感应电机效率高25-30%。“它们不仅效率更高，而且启动扭矩更高，速度范围更大，”他补充道。
在过去的几年里，人们一直强调通过测试和分类标准来提高电机的能源效率，但现在更重要的是理解整个动力驱动系统如何协同工作以提高效率。
SEW的Movigear机电一体化驱动系统包括一个永久磁场同步电机、齿轮装置和集成驱动电子设备。该系统提高效率不仅通过电机本身的效率，还通过整个系统的能源优化，预期节能高达50%。
通过安装SEW-Eurodrive的Movigear机电传动系统，奥地利可口可乐HBC节省了75%的能源消耗，使用之前的驱动和控制技术。SEW-Eurodrive专注于减少CO2为了减少排放和能源成本，可口可乐HBC奥地利公司升级了一条瓶子运输生产线(从收缩包装机到垛机)，使用了Movigear系统，最终比之前的驱动和控制技术节省了75%的能源消耗。
清理东西
高效、紧凑和卫生的解决方案越来越成为食品和饮料行业的要求，James Chandler，主要市场经理说Nord Drivesystems．Nord公司的新型IE5+同步电机将三者结合在一起，提供了一种紧凑、节能、卫生的电机设计。
在电机和驱动器可能与食品接触的领域，该行业已经看到了使用更卫生设备的推动。制造商们意识到，在食品加工环境中，标准电机往往不能满足要求。这些电机不能承受那些环境中普遍存在的高温、高压清洗方法，也不能承受经常使用的腐蚀性化学品。标准的电机和驱动设计也提供了大量的食物收集点，藏匿了细菌和其他污染物。而典型电机中使用的风扇会将这些污染物扩散到更远的地方。
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请听洲际公司高级项目工程师兼设计经理布伦特·库伊曼的解释通用和逆变负载电机之间的区别． |
独立焊接脚使ABB的食品安全电机清洁更有效和高效，有助于消除食品收集点。ABB运动ABB在几年前对其NEMA电机做了一个改变，即独立焊接电机底部的支脚，使其能够更有效和高效地清洁。ABB Motion旗下NEMA马达部门全球食品和饮料部门经理马特•罗德布希表示:“这有助于减少食品收集点。”他补充说，电机的平滑轮廓，以及一个可旋转的圆形导管盒，消除了食品收集点的竞争导管盒常见。
封装绕组是另一个特点。“食品级发动机最大的故障之一是冷凝水或水进入，”罗德布希说。“我们完全封装了我们的线圈。将线圈浸入一种溶液中，这种溶液可以密封线圈，使其不受任何水或污染物的影响。”
Neugart看到了更卫生变速箱的趋势。Neugart区域销售经理Daniel Weis说:“从我们的角度来看，食品安全和非腐蚀性材料是我们从客户或行业合作伙伴那里收到的最主要要求。”“我们的客户面临的挑战是找到真正卫生的卫生组件。市面上有很多不锈钢制品，但它们都不是真正的食品级产品。”
威斯指出，Neugart的HLAE变速箱采用食品级不锈钢制造，专为食品、制药和化妆品行业的卫生使用而设计。它是ip69k级，这使它适合蒸汽压力洗涤和工业化学清洁剂。他说:“没有角落，也没有任何碎片可以栖息的平坦空间。”“它的外壳是电抛光的，这使得它的表面不粘。水总是会从上面脱落，没有细菌能附着在上面。没有微生物可以抓住的凹痕或生产槽。”
范德格拉夫VDG公司的总裁兼首席执行官亚历克斯•卡纳里斯表示，该公司生产滚筒电机已有35年以上的历史，在过去5年里，该公司在卫生方面取得了更大的进展。典型的设计是一个方轴，其中安装了链轮，然后电机带运行在链轮的顶部。他解释说:“我们发现的问题是，如果像蛋白质碎片这样的产品落在链轮之间，几乎不可能完全消毒。”
VDG设计了一种滚筒电机，具有连续的轮廓，不需要链轮。“这样做的好处是你可以更容易地清洁它，而且碎片不会像方形轴那样停留在电机上，”卡纳里斯说。“它的冲洗时间是传统发动机的三分之一。”
虽然最初拍这张照片是为了开玩笑
在大流行相关的口罩要求中，它实际上说明了电机风扇携带微生物到食品加工区域可能出现的卫生问题。范德格拉夫此外，他们不像传统电机那样使用风扇来冷却电机，这在卫生方面很重要，特别是考虑到对COVID-19传播细菌的担忧。“作为一个玩笑，我拍了一张掩盖电机的照片，以防止强迫气流携带微生物来处理食物，”卡纳里斯说。“现在我们正在进行一项研究，以查明新冠疫情后这个问题有多严重。这是浆液性。使用滚筒电机就不存在这个问题。”
VDG安装了一台传送带，进行了一个简单的实验，在一块硬纸板上涂上粘性材料，看看电机后面的风扇会洒多少肉桂。“肉桂撒了一地，”卡纳里斯说。“你想怎么洗就怎么洗。它仍然可以被从马达中吸出来并被输送到食物中。”
卡纳里斯指出，卫生产品的需求如此之大，以至于VDG计划将其不锈钢生产从多伦多和密歇根的工厂完全分离出来。他说:“在佛罗里达州的某个地方，我们将有完全卫生的食品驱动生产。”“我们的卫生产品都将在一个地方生产。”
保持安全
尽管有些人可能会认为安全一直是第一位的，但这一努力仍在继续改善食品和饮料经营的安全。Rodebush说:“当我们关注食品时，最大的话题之一肯定是安全——不仅是食品安全，还有与马达和驱动器接触的人的安全。”
ABB的蓝牙驱动提供了一项安全措施，使维护工人不必打开面板就能排除系统故障。“他们可以在手机或笔记本电脑上查看参数，”ABB Motion驱动部门美国食品和饮料部门经理吉姆•尼韦德(Jim Neawedde)指出。“他们可以避开电弧闪光区域。”
Rodebush补充说，这也有可能使工人远离其他类型的危险区域，无论是在较高的位置还是在其他难以到达的地方。“他们可以在手机屏幕上看到设备的健康状况，而不必出门去触摸产品。”
西门子数字工业和运动控制高级产品经理Craig Nelson表示，同步伺服电机在食品和饮料行业的应用越来越多，主要是因为它们的安全集成功能超越了安全停止，包括安全限速和安全定位。
超级伺服系统
尼尔森补充说，从性能方面来说，伺服系统也很重要。他说:“如果你在寻找速度非常快的高性能机器，十有八九你会使用永磁同步电机。”
西门子工业Simotics运动控制电机的产品营销经理Randy Summervill指出，永磁体能够提供非常动态和精确的运动。他说，这提供了一种安全保证，但也实现了要求精确度的应用，比如在容器上安装防篡改密封。
“伺服控制肯定会继续增长，”保罗克林说，包装的市场细分经理日本安川电气美国．虽然食品加工历史上使用了变频驱动(VFD)技术，但这是非常普遍的迁移到伺服控制，它更精确，有更多的数据。“每个制造工厂都需要数据。当你进入伺服控制领域时，你可以从电机和驱动器中获得更多的数据，这使它们更具吸引力。”
克林指出，安川的伺服设计在线圈中使用的铜几乎是大多数竞争对手的两倍。“这意味着更多的扭矩。在相同的封装尺寸下，扭矩可能会增加20%。”“它的结果是更快的吞吐量，每分钟更多的零件，每小时更多的产品;而且往往更精确。”
一位负责冷冻千层面包装码垛的客户能够从中受益。“我们的电机技术允许他们使用最小尺寸的电机来获得他们想要的性能。这减少了整个质量的龙门，以最大化的性能，”克林说。“由于我们的电机增加了扭矩密度，他们最大化了吞吐量性能。”
伺服系统代替气动
该技术的进步正在推动传统的气动应用向伺服运动控制发展，特别是在包装领域，根据Tim Sharkey，电气自动化产品市场管理总监费斯托．“在过去，把伺服驱动器引入机器，会增加很多复杂性——高级plc，大量的布线、编程、调试，成本是巨大的。加上6个伺服轴，你需要3万美元，”他说。“现在我们正在推出售价在数百美元左右的产品。它们很容易集成到机器中，控制它，得到你想要的效果。”
EPCE紧凑型电动气缸是费斯托简化运动系列的一部分，为基本的端到端运动提供了经济的电动解决方案。在这种应用中，两根杆延伸，通过应用温和/均匀的刷动作将盖子粘附到包装上。费斯托他补充说，伺服技术可以模拟气动能力，同时提供更好的性能。“我们现在可以应用伺服驱动器和运动控制，并获得更大的重复性，改善噪音和更大的灵活性。”
Festo的简化运动系列是集成驱动器，为简单的运动和定位任务提供了电动替代方案，填补了气动技术的发展所造成的市场空白，Sharkey说。
更多的情报，更多的数据
如果食品和饮料生产商之前没有从他们的马达和驱动系统中寻找更智能的见解，那么疫情肯定点燃了许多食品和饮料生产商的热情。帕罗特说:“新冠肺炎突出的一个重要制造业驱动因素是数字化过程的重要性。”他指出，人们对高级维护通知和预测能力的渴望。“更重要的是，我们可以将这个过程数字化。我们可以运行离线模拟模型。”
Parrott引用了数字双胞胎的概念，它可以帮助评估机器运行模拟中的电机和驱动系统，例如检查电机的大小，或者机器的设计实际上是否需要改变电气或机械。
数字双胞胎可以用来帮助优化生产线，包括电机和驱动器配置。西门子
举个例子，改变电机和驱动配置可能最终会影响零食薯条的质量，因为制造商使用数字双胞胎来评估他们的机器配置。帕罗特说:“他们正在离线模拟生产，以观察产品的不同变体。”
Parrott补充说，数字双胞胎还评估了提高吞吐量和性能的最佳方式，提供了一个最佳状态，以最大化这些参数。它超越了总体设备有效性(OEE)的仪表盘。“收集振动、温度、电流和流量等基本数据是一回事，”他说。“但当你想知道发动机什么时候出了故障，或者你需要为‘黄金跑’做调整时……这时机器学习就派上用场了。”
智能传感器在提供预测性维护所需的数据方面非常有用。Neawedde说:“它们可以在震动和问题成为实际问题之前就发现它们。”“制造商可以避开紧急故障情况，在空闲时进行停机。”
Chandler说，状态监测是Nord控制产品的一个重要发展，为预测性维护提供了重要信息。他说:“以前，通过预防性维护，终端用户会四处走动，检查减速器的油位或检查轴承的噪音。”“这类信息仍然是必需的，但将信息检索自动化并以电子方式提供预测反馈是更可取的。”驱动和状态数据定期或连续记录，以优化设备的操作安全和效率。
食品和饮料制造商和所有人一样明白，机器的正常运行时间是至关重要的。安川美国低压驱动产品经理爱德华·汤姆指出:“机器的任何一个部件出现故障都会导致昂贵的停机时间，每小时可使公司损失数千美元。”“有一个可靠的驱动力不仅重要，还重要的是有一个可以提供数据的驱动力，可以帮助做出明智的决定。”
单个源的参数
尽管任何制造操作都可能有来自各种各样的供应商的组件和系统，但一些供应商认为这不是创建优化运动系统的最佳方式，主张电机和驱动器在一个系统中协同工作的重要性。
对于它的移动工艺啤酒罐头生产线，野鹅罐头想要一个解决方案，在其中，变频驱动直接安装到电机。Nord Drivesystems
Neawedde补充道:“我们的组合动力系统解决方案是我们进军食品和饮料市场的途径。“我们提供的电机/驱动组合是针对客户的需求和特定应用进行优化的。”
组合电机/外壳单元具有完全密封的后盖和电缆压盖入口和轴密封，符合IP69K水泵使用要求。TruTech专业汽车TruTech专业汽车定制系统，结合电机与驱动器和控制的机器。在某种程度上，这意味着要从驱动系统中取出部件，比如TruTech认为是故障点的变速箱。“我们考虑的是一种更高扭矩、更低转速的装置，它可以省去变速箱。我们正在从系统中拆卸部分部件，以提高整体可靠性。”TruTech执行副总裁卡尔•迈耶表示。
TruTech总裁泰德•帕斯克万(Ted Paskvan)补充称:“标准的思考过程是:让我们召集那些常见的怀疑对象，找出如何拼凑一个系统，使其运转起来。”“我们关注的是如何最小化组件的数量。我们把它的价格从5000美元提高到2000美元，而且它更可靠、更坚固、寿命更长，活动部件更少。”
克林指出，在制造商经常将部件拼凑在一起的环境下，协调整个系统可能是一项挑战。为了提供帮助，Yaskawa开发了奇异控制，它统一了伺服、vfd和机器人机构的控制。
Yaskawa的奇异控制通过一个控制器和一个编程环境为多个机器人以及几十个自动运动轴提供动力。日本安川电气美国
随着食品和饮料行业安装更多的机器人，这一点很重要。奇异控制通过单一控制器和单一编程环境为多个机器人提供数十个自动运动轴。Kling说，前面提到的同样的冷冻千层面码垛操作得益于Singular Control，因为它在龙门应用中具有多个运动轴。
