射频原理

2018 年，全球真空吸尘器市场规模达到 92 亿美元。据 Grand View Research² 称，这一市场呈现强劲增长趋势。他们预计，在 2019 年至 2025 年的预测期内，复合年增长率将达到 9.1%，这主要受职业女性人口增加以及生活水平提高带来的全新消费者预期推动。

消费者对节能电器操作和环境问题的关注在很大程度上推动了这一市场的增长。另一个增长因素就是，为减少有害粉尘，改进医院、制造中心、零售商店和医疗设施等环境的卫生实践，工作场所真空吸尘器的需求不断增加。

挑战

参与这个项目的真空吸尘器设计团队和 Qorvo 工程师需满足客户对无线吸尘器的严苛要求。最终的设计采用了可实现最大吸力的高速电机操作、小巧轻便的外形设计以及可实现较长且可靠产品生命周期的组件。该真空吸尘器要求的吸力水平高于大多数传统的便携式真空吸尘器。影响设计方案的另一个因素为：在大多数真空吸尘器设计中，转矩和电机速度都是重要的因素。然而，本例的要求略有不同，它强调了对功率和速度的需求。

客户的设计规范要求使用配备磁场定向控制 (FOC) 的 PMSM 电机，以实现变频驱动 (VFD)，满足产品要求。

开始这个项目时，Qorvo 和设计团队就知道最终产品将是一款高性能真空吸尘器，因此他们选择使用三相 PMSM，因为该电机采用正弦波换向，有助于尽可能地提高性能。该设计依靠 FOC 并使用一种用于控制定子旋转磁场的算法，同时利用两个正交分量来调节磁通发生器，确定可用转矩。

使用 FOC 和 Qorvo 开发的定制算法可以精确控制电机速度，并尽可能提高真空吸尘器的整体效率。经过设计团队和 Qorvo 数月的通力合作，最终产品成功地满足了客户的产品需求。双方合作设计的这款强大且高效的无线真空吸尘器现已上市。

手持式真空吸尘器通过旋转电机驱动风扇产生吸力，而吸力将空气从吸尘器的头部抽出，然后将吸入的灰尘和碎片收集在一个袋子或罐子中，并通过排气口排出。通常，放置在排出蒸汽中的过滤器可防止排出微粒。风扇电机的转速和进气口（或附件）的尺寸决定了吸力大小，这是由从头部抽走空气并从排气口强制排出时产生的负压确定的。在高端真空吸尘器中，风扇转速通常可达到每分钟 10 万转以上，比如 Qorvo 参与的产品设计。

为实现最佳性能，现代手持式真空吸尘器采用无刷直流 (BLDC) 电机，从而可以在电机外壳内产生旋转磁场。在这种无刷设计中，定子和线圈是固定的，永磁体附在转子上，而转子随着循环磁场旋转。定子线圈的电流由外部电子电机控制器精确控制，从而可以产生可变转速。与有刷直流电机和传统电感电机相比，BLDC 设计更复杂，但更具可控性，其优点包括运行效率高、外形尺寸更小巧、可靠性更高并且具有超长耐用性。

本项目选用的 BLDC 电机为正弦波驱动的三相 PMSM，是满足高性能要求的不二选择。本项目的标准包括：

下一节将讨论使 Qorvo 和设计团队能够满足这些标准的设计功能。