小型電動馬達出現在許多家用電器、工具和電腦以及現代汽車中，它們驅動泵浦和風扇等輔助裝置。單獨而言，這些馬達中的每一個都不會消耗太多能量，但將它們結合起來可以提供巨大的節能潛力。

由格拉茨理工大學 (TU Graz) 電力驅動和電力電子系統研究所的 Annette Mütze 領導的最近完成的「泵浦和風扇應用無刷驅動 CD 實驗室」的研究團隊現已進一步挖掘這一潛力。由於創新設計、改進的控制技術和新的製造技術的使用，這裡開發的無刷整合驅動器消耗更少的能量，運行更安靜並且更輕。

傾斜的爪子減少振動

例如，較大的爪極馬達用於車輛照明系統。它們作為小型驅動裝置的用途較不為人所知。Mütze 的團隊透過對爪進行傾斜和開槽來降低這些小型驅動器的所謂“齒槽扭矩”，並且不會產生任何額外成本。這可以最大限度地減少馬達轉動時卡爪的瞬時嚙合，從而減少不必要的振動。

「這使我們能夠將一個重要的噪音源減少 70%。這意味著驅動器運作更加平穩、安靜，」Mütze 說。

簡化的控制減少了開關損耗

透過簡化電流調節來實現效率增益。脈寬調變通常調節電流引擎提供風扇或泵浦。為了使電流以期望的矩形圖案流動，需要大量的開關操作，然而，這會導致額外的能量消耗。

“我們只在每個所需的矩形中打開和關閉驅動器一次，”Mütze 說。“這使我們能夠大大減少由開關損耗引起的額外能耗。”

因此，特別是在低電流下，這些驅動器比透過傳統脈寬調變控制的驅動器具有更好的整體效率。由於開關操作次數大幅減少，馬達電路板所需的電容器數量也減少了一半，從而降低了成本。

鐵氧體基材料的 3D 列印

第三項創新是採用鐵氧體磁芯的 PCB 馬達。“PCB”代表“印刷電路板”，對馬達來說，意味著產生電流的繞組磁場驅動器所需的部件被設計為印刷電路板。這使得生產能夠實現高度自動化。

Mütze 的團隊裝備了電路板採用 3D 列印的鐵氧體磁芯，改善了馬達中磁通量的引導。這是使用更具成本效益的磁鐵（也是基於鐵氧體）的先決條件。