专 辑 驱 动 装 置 与 电 源 技 术

富 士 时 报 Vol.C1 No.1 2009
电 力 电 子 设 备 的 技 术 要 素
图 7
起 重 机 防 振 系 统 的 结 构
图 9 磁 性 器 件 设 计 工 具 的 结 构
专
辑
a
图 8
起 重 机 防 振 试 验 结 果
b
a
b
电 力 电 子 技 术 平 台
为 整 理 并 重 新 构 建 电 力 电 子 的 通 用 基 础 技 术 , 富 士 电 机
正 强 化 电 路 、 控 制 装 置 、 软 件 、 冷 却 、 结 构 、EMC 等 要 素
的 设 计 平 台 技 术 。 迄 今 为 止 富 士 电 机 已 将 该 平 台 应 用 于 不 间
断 电 源 、 变 频 器 、 开 关 电 源 、 机 车 驱 动 装 置 上 , 实 现 了 这 些
产 品 的 小 型 化 、 轻 量 化 , 并 缩 短 了 产 品 开 发 的 周 期 。
本 文 将 介 绍 电 力 电 子 设 备 必 须 的 磁 性 器 件 设 计 工 具 、 能
根 据 客 户 定 制 内 容 随 时 调 整 设 计 的 嵌 入 式 电 源 ( 包 括 开 关 电
源 ) 设 计 工 具 , 以 及 高 密 度 化 装 置 的 关 键 技 术 的 冷 却 设 计 工
具 。
5.1 磁 性 器 件 设 计 工 具
随 着 半 导 体 器 件 技 术 的 进 步 , 电 力 电 子 设 备 也 逐 步 实 现
了 高 功 率 密 度 化 。 在 这 一 背 景 之 下 , 主 要 器 件 中 的 变 压 器 、
电 抗 器 等 磁 性 部 件 的 体 积 比 例 与 发 生 损 耗 相 对 上 升 了 。 此 外 ,
近 年 来 材 料 价 格 上 涨 , 各 企 业 为 用 最 少 的 材 料 来 达 到 所 需 部
件 性 能 , 都 不 得 不 追 求 磁 性 器 件 的 最 佳 设 计 与 极 限 设 计 。
富 士 电 机 正 研 发 磁 性 器 件 的 设 计 工 具 以 及 高 性 价 比 、 高
品 质 的 电 力 电 子 设 备 。
图 9 所 示 为 磁 性 器 件 设 计 工 具 的 结 构 。 该 工 具 包 括 两 个
表 , 一 个 是 输 入 表 , 其 作 用 是 在 数 据 库 中 选 择 出 需 要 的 电 气
规 格 、 铁 心 材 料 及 尺 寸 等 参 数 。 另 一 个 表 则 为 特 性 演 算 表 ,
其 作 用 是 自 动 计 算 出 各 种 特 性 。 设 计 工 具 可 用 于 直 流 、 交 流
( 单 相 、 三 相 ) 电 抗 器 以 及 变 频 器 用 单 相 与 三 相 变 压 器 的 设 计 ,
能 自 动 演 算 出 电 感 、 间 隙 长 度 、 损 耗 ( 铁 损 与 铜 损 ) 等 相 关
特 性 。 另 外 , 该 工 具 还 能 根 据 铁 心 及 线 圈 的 损 失 情 况 计 算 出
实 际 使 用 状 态 下 各 部 位 的 温 度 上 升 大 小 , 并 在 短 时 间 内 找 出
最 佳 设 计 参 数 , 用 最 少 的 材 料 却 能 达 到 磁 性 部 件 所 要 求 的 性
能 及 可 靠 性 。
通 过 上 述 原 理 , 磁 性 器 件 设 计 工 具 能 够 通 过 预 测 器 件 性
能 , 在 设 计 阶 段 减 少 试 生 产 与 验 证 的 次 数 , 在 缩 短 产 品 研 发
周 期 的 同 时 实 现 材 料 少 量 化 及 器 件 小 型 化 。
5.2 嵌 入 式 电 源 自 动 设 计 工 具
为 满 足 客 户 定 制 要 求 , 各 企 业 都 推 出 了 多 种 规 格 的 嵌 入
式 电 源 产 品 。 根 据 每 一 个 客 户 对 规 格 的 不 同 要 求 , 厂 家 必 须
每 次 都 重 新 进 行 这 些 产 品 的 设 计 、 制 作 、 评 估 工 作 。 为 解 决
这 一 问 题 , 富 士 电 机 研 发 并 使 用 嵌 入 式 电 源 的 自 动 设 计 工 具 ,
从 而 保 证 能 迅 速 为 客 户 提 供 其 所 需 要 的 产 品 。
本 工 具 的 界 面 如 图 10 所 示 。 只 要 输 入 规 格 后 , 工 具 就
能 自 动 演 算 出 电 路 的 功 能 参 数 。 在 磁 性 器 件 设 计 方 面 , 可 根
据 算 出 的 电 路 参 数 来 计 算 并 选 择 绕 组 材 料 匝 数 、 铁 心 材 料 以
实 现 磁 性 器 件 的 低 损 耗 和 外 形 的 最 小 化 。 工 具 的 运 算 法 则 包
含 了 富 士 电 机 独 有 的 算 法 技 术 , 该 技 术 可 通 过 计 算 机 的 重 复
演 算 等 功 能 特 点 实 现 最 佳 设 计 效 果 。 工 具 的 设 计 结 果 可 反 映
到 波 特 图 和 电 路 仿 真 图 上 , 可 迅 速 确 认 出 电 路 的 稳 定 性 与 电
路 运 行 动 作 。 此 外 , 工 具 还 能 自 动 演 算 出 各 部 位 发 生 的 损 耗
与 温 度 的 上 升 , 反 映 到 热 设 计 上 。 在 设 计 结 束 之 后 , 可 将 设
计 与 解 析 等 一 系 列 演 算 结 果 保 存 到 一 个 文 件 中 , 以 便 以 后 能
对 设 计 过 程 进 行 追 溯 查 询 。
当 前 , 电 路 种 类 越 来 越 丰 富 , 企 业 可 充 分 利 用 各 种 自 动
设 计 工 具 来 设 计 电 源 产 品 。 使 用 工 具 不 但 可 缩 短 设 计 时 间 ,
还 可 减 少 设 计 时 发 生 的 错 误 , 缩 短 样 品 试 制 的 设 计 变 更 与 再
次 评 估 过 程 所 需 时 间 , 强 化 定 制 服 务 能 力 。 就 研 发 时 间 来 说 ,
使 用 工 具 可 比 过 去 的 设 计 方 法 平 均 节 省 下 20% 的 时 间 。
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