将电机及其控制电路封装在同一机壳之内CONTROL ENGINEERING China版权所有，并不仅仅是为了降低成本、减少额外的布线，它还可以提高效率、可靠性以及电磁兼容性。此外，集成电机系统的扭矩曲线直接匹配，再也不需通过猜测进行匹配了。由于分度器、驱动器、电机、反馈已经集成，因此系统其余部分的集成就变得简单了：只有很少一些接口需要用户完成，高功率、需要大量射频知识的接口将被淘汰。
　　优化电机和驱动器
　　在集成环境中，更容易实现电机到驱动器的优化。电机的某些特性控制工程网版权所有，可以很容易地嵌入到控制器中。这包括反馈类型、分辨率、电机特性、以及间接永磁电机（PM）的磁场弱化特性等。可以很容易的将用于复杂控制方法的精确电机模型参数预加载到控制器中。驱动程序的功能可以根据被驱动电机进行优化，从而可以节省过度设计的成本www.cechina.cn，还可以减少由于运行比实际应用所需要的等级更高的驱动器所造成的损失。

图1：QuickSilver 控制公司的silvermax qci-x23c-3集成混合伺服电机，是一个完全集成的混合伺服电机，具有反馈、控制器/分度器和数字驱动。图片来源: Quick- Silver 控制公司

　　电机和驱动效率的提高，得益于驱动器与电机之间的完美匹配，并且电机和驱动器之间也无需其它布线。长线路运行会增加直接和间接的能源消耗。最直接的原因是运行时的I2R损耗（电流通过电阻所造成的损耗）。由于脉冲宽度调制（PWM）驱动器的高频含量，有效电阻不只是电缆正常的直流电阻。电流波形的高频成分导致电流会更多的向电缆表层集中，使其有效电阻变得更高，这就是所谓的“集肤效应”。非集成系统的效率也会降低，主要是由于设计上的考虑，在强大和反射电压波形存在的情况下，安全的操作需要切换开关元件——场效应晶体管（FET）或绝缘栅双极晶体管（IGBT）。
　　如果从开关到负载的传输时间，比驱动开关的时间要长，通常会在驱动器和电机之间发生反射。电机电缆和电机与驱动器之间阻抗的变化，会造成电压波形的反射。由此产生的反射而导致的电压峰值可高达直流母线电压的两到三倍。安全驱动器的设计需要增加电压等级，以便开关元件能够处理这些更高等级的电压。高电压开关成本更高CONTROL ENGINEERING China版权所有，导通电阻也更高（假设具有相同的半导体形迹）。这些高电压开关导通电阻会降低驱动效率。使用形迹较大的设备会增加成本，需要更多的驱动能量来切换这些元件。
　　消除或最小化由于线反射所造成的高压尖峰，可以改善电机的绝缘完整性。考虑到典型绝缘情况下的线反射，信号传播速度约为光速的0.6倍，约20厘米/纳秒。一个10厘米长的典型内部接线，信号将会在1纳秒内反射回信号源。如果切换开关的上升时间为25纳秒，那么在反射期间，总电压振幅波动约为4%，因此，反射被限制在总线电压的4%之内。外部长度为2.5米或更长的电缆（一般是在非集成配置的情况下）如果不使用阻抗匹配端子的话，可能会导致驱动脉冲的全反射。
　　对脉冲宽度调制（PWM）驱动电机来说，如果驱动器布置在距离比较远的位置，那就需要相应大大增加绝缘强度（厚度）。对于具有更高电压的驱动器，峰值电压可能会达到驱动电压的三倍，切换时产生的电火花足以产生电晕。电晕会破坏电机的机械结构，降低绝缘水平。
　　然而，由电晕产生的臭氧可能会造成更严重、范围更广的破坏。臭氧破坏绝缘和电机内部的很多塑料部件。橡胶部件，包括密封，可能会退化。电机与控制器的集成使电机布线非常短，减少了信号通过这些电缆的时间，使其小于驱动器信号的上升和下降时间。
　　当有大量的输入/输出(I/O)信号和通讯电缆需要连接到每个轴的时候控制工程网版权所有，非集成的解决方案仍然具有一定的优势，但是随着通讯总线和标准的改进，一旦所配置电机的紧凑控制面板超出了控制范围，其优势就会降低。对单独的驱动器和控制器而言更是如此，因为从控制器到驱动器的电缆对噪声更敏感。对某些特殊的电机、在某些非常严酷的环境下（辐射），或者任何使用非常小的电机的情况下，非集成配置仍有其需求。
　　一体化的电机、控制器、驱动器可以显著简化很多系统的设计和集成过程，同时还能提高效率、改善电磁兼容性、降低包装尺寸、以及提高整体可靠性。（作者：Donald Labriola）