1、引言

在混凝土振动器领域，电机内装插入式混凝土振动器无论是在设计上抑或是在工艺上均被认

为是技术含量比较高的产品。由于其高频高效长寿命的特点，在海外市场尤其是欧盟，得到广泛使用。但电机内装插入式混凝土振动器往往不能单独使用，需配套一变频电源—-变频机组。变频机组虽然结构较为简单，但体积较大，略显笨重，转场不易。近年来，电力电子技术尤其是IGBT大功率模块的成熟和发展，加之DIY潮流的兴起，欧盟一带的电机内装插入式混凝土振动器向简便易用型发展，出现了“电子变频电机内装插入式混凝土振动器”，俗称“一体式直联振动器”。

电子变频电机内装插入式混凝土振动器利用电子变频技术，将电子变频器集成在变频开关盒中，极大地简化了电子变频器的结构和体积，轻巧易携带，迎合欧盟一带家庭型使用的需求，现已成为欧盟市场的主流产品。目前，电子变频电机内装插入式混凝土振动器更多集中于输入～230V，输出～230V，即振动器的内装电机采用230V工作电压，输入电缆端带PRCD保护。

作为国内开发生产销售电机内装插入式混凝土振动器最早的厂家，我公司一直非常关注该技术的发展，并投入资源做相应的技术储备。经过多年的潜心研究，目前已经成功开发出该系列产品，并已批量投产。在2016年4月的德国BAUMA展会上隆重展出，受到了欧洲同行的高度关注。下图1为该产品的成品图片。

图1 电子变频电机内装插入式混凝土振动器

2、技术特点

2.1 原理

电子变频电机内装插入式混凝土振动器主要由棒体组件和变频开关盒组成，其核心部件是变频开关盒。变频开关盒本质上是一种专用电子变频器，结构上也一样采用“AC-DC-AC”的逆变模式，运用高速数字微处理器和大规模集成电路控制大功率IPM模块，融合宽电压和EMC电磁兼容设计技术于一体，具有非常高的精度和可靠性，能适应各种恶劣的工况下使用。变频开关盒原理框图如下图2

图2 变频器原理框图

市电输入穿过零序传感器，由全桥二极管做不可控整流，经电容滤波后得到直流高压。由DSC（数字信号控制器）发出的三相SPWM（正弦脉宽调制）信号，经过悬浮驱动芯片来驱动6个IGBT（绝缘栅极晶体管），将高压直流变换成三相脉动正弦信号输出。在三相输出端用三个霍尔电流检测芯片来检测相电流，经调理电路后送DSC处理，从而判断负载的各种状态。完善的保护功能能有效的保护操作者和变频器。

2.2 节能

电子变频电机内装插入式混凝土振动器与电机内装插入式混凝土振动器相比，变频开关盒代替了变频机组，省却了能量在电磁转换过程中的损失，也避免了容量匹配上的错位配置，达到了节能的目的。下表1、2为同规格的ZDN58振动器棒头组件使用中的能耗对比

表1 变频机组的输入输出功率

表2 变频开关盒输入输出功率

表1中数据为常规机械结构变频机组的输入和输出功率情况对比。可以看出，功率经过多重的电磁转换之后，效率大打折扣（且此时还没有计入励磁功率）。和常规的变频机组相比，表2中的变频开关盒功率损耗已经大幅降低，节能效果明显。

2.3 智能化

电子变频电机内装插入式混凝土振动器的变频开关盒采用了大量的集成电路和控制模块，集中体现在如下三个方面。

2.3.1功率板

集成了EMI滤波器、滤波电容、整流二极管、驱动电路、辅助电源、逆变功率管、电压检测电路、电流检测电路；

2.3.2 控制板

集成了DSP和板载仿真器，主要用作控制用；

2.3.3 故障显示板

主要是5个故障指示灯，一个电源指示灯，一个温度传感开关接口。

智能化的功能集成见下表3

表3 变频开关盒功能汇总

电子变频电机内装插入式混凝土振动器的变频开关盒基本上融合了大功率晶闸管和开关模块的最新技术，各种保护功能齐全，具备了高度的智能化。

2.4 高可靠性

电子变频电机内装插入式混凝土振动器将变频开关盒设计成一种小型化的电子变频器，能直接利用市电电源220V ～ 50Hz驱动电机内装插入式混凝土振动器，实现对混凝土振动器的高频振捣作业。同常规的变频电源相比，此时容量、电压等级等匹配更趋合理。同时，变频开关盒具有齐全的保护功能，保障产品寿命，保护操作者安全。齐全的保护功能包括输入过压欠压保护、负载短路保护、负载过流保护、电缆未接保护、负载缺相保护、开关盒过温保护等等，并且大部分的保护都由控制板的数字信号处理器的软件来设置，大大降低了硬件成本和提高可靠性。

3、存在问题

3.1 产品标准

电子变频电机内装插入式混凝土振动器作为欧盟市场的主流产品，以其高频高效长寿命和小巧轻便深受用户欢迎。欧盟市场的准入门槛为CE认证，这涉及到一系列的指令问题。目前，我公司的系列产品已取得CE证书

但此系列产品要在国内市场销售，似乎存在标准问题。纵观现行的CCC标准GB 3883.1-2008《手持式电动工具的安全 第一部分：通用要求》及GB 3883.12-2012《手持式电动工具的安全 第2部分：混凝土振动器的专用要求》，并没有包含电子变频电机内装插入式混凝土振动器。这样，要想顺利取得CCC证书，似乎检测上没有标准依据。对于混凝土振动器行业而言，该产品标准有待制订！

3.2 Ⅲ类工具

目前，电子变频电机内装插入式混凝土振动器更多集中于输入～230V，输出～230V，即振动器的内装电机采用230V工作电压，已属于非Ⅲ类结构。这会带来以下问题：变频开关盒能设计成3～ 48V输出吗？答案应该是肯定的。但这样的变频开关盒已失去小巧轻便的优点，如果保持小巧轻便的优点，我们又该如何去平衡工作周期之间的关系。

4、结语

4.1 电子变频电机内装插入式混凝土振动器具有高频高效长寿命和小巧轻便的优点，是欧盟市场的主流产品；

4.2 该系列产品摒弃传统的变频机组，采用大规模集成电路和功率模块，各种保护功能齐全，节能效果明显，具备智能化和高可靠特征；

4.3 该系列产品属于创新型产品，对于国内市场而言，面临标准制订和身份认知问题。

参考文献

[1] 黄立培，张学.变频器应用技术及电动机调速[M].北京：人民邮电出版社，1998.7.

[2] 陈宜通, 混凝土机械[M]. 北京: 中国建材工业出版社,2002

[3] 邓堪谊.电子变频技术在混凝土振动器上的应用[J].电动工具，2014增刊2:8-11.

[4] GB 3883.1-2008，手持式电动工具的安全 第一部分：通用要求[S]，北京：机械工业出版社,2009.

[5] GB 3883.12-2012，手持式电动工具的安全 第2部分：混凝土振动器的专用要求[S]，北京：机械工业出版社,2013.