揭秘機器人伺服電機/系統(tǒng)，解讀國內(nèi)電機發(fā)展現(xiàn)狀

隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，越來越多的領(lǐng)域開始使用工業(yè)機器人代替人力。對于機器人制造商和機器人消費者而言，選擇合適的伺服電機始終是一項艱難的任務。機器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動離不開伺服系統(tǒng)，關(guān)節(jié)越多，機器人的柔性和精準度越高，所需要使用的機器人伺服電機 數(shù)量就越多。伺服電機影響著機器人的手臂控制，如位置、角度和線性運動，它的性能差異將直接影響機器人的能力水平。 深圳市華科星電氣有限公司是工業(yè)自動化行業(yè)一家有名的技術(shù)服務企業(yè),專注進口伺服電機, 機器人伺服電機 / 系統(tǒng),精密行星減速機,步進電機,PLC等一站式供應，提供免費技術(shù)支持和終身維護服務,歡迎來電咨詢:13602631692微信同號，官網(wǎng):http://www.hbwanhua.com!

一般來說，工業(yè)機器人對伺服電機的性能要求主要有以下幾個方面：

電機轉(zhuǎn)動的慣量要?。?/span>具有低的機械時間常數(shù)和電磁時間常數(shù)以及高的品質(zhì)因數(shù)，即單位時間內(nèi)可給出更大的瞬時功率。

足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍：在零速度附近可控。低速運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，力矩波動小。

高的功率/體積比和高的功率/重量比：因為這些伺服控制電機通常裝在機器人運動的關(guān)節(jié)上，為機器人的負載，所以要求重量輕、體積小。

伺服狀態(tài)特性好：為機器人能穩(wěn)定地進行操作，在伺服定位、電機堵轉(zhuǎn)時仍能輸出最大的力矩。

外形扁薄小巧美觀：它是機器人外觀的決定性因素之一，不僅要適應與機器人給定的小尺寸，而且伺服電機的外形越復雜，機器人外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計越困難，同時外形的復雜也使粉塵易于堆積。

全封閉式的構(gòu)造：伺服電機做成封閉結(jié)構(gòu)主要是為了適應多粉塵、還有腐蝕性物質(zhì)的生產(chǎn)現(xiàn)場。

環(huán)境適應性強：而且輸出的電線、電纜要柔軟。

易于維護：電機要有一定的容錯性和相關(guān)保護設(shè)備。

隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，如今電力半導體技術(shù)已經(jīng)由過去的整流二極管、晶閘管、GTO、GTR、P-MOSFET發(fā)展到現(xiàn)在的IGBT、IPM等，再加上控制策略的不斷進步，現(xiàn)在工業(yè)機器人用伺服電機已經(jīng)不局限于低頻率和低極數(shù)，而是隨著應用的場合可以靈活地改變，以獲取更好的性能和更低的價格。

工作制與發(fā)熱：工業(yè)機器人一般運行在頻繁加速、啟停的情況下，由于這種特殊的運行方式’其伺服電機很大程度上受到了溫度的限制，不僅僅是額定轉(zhuǎn)矩點的溫度特性對工業(yè)機器人伺服電機來說很重要，整個運行空間的運行溫度由加減速轉(zhuǎn)矩與維持轉(zhuǎn)矩的工作制運行來決定。

轉(zhuǎn)動慣量:伺服電機的轉(zhuǎn)動慣量是伺服驅(qū)動中非常重要的關(guān)鍵點，在機械系統(tǒng)加速運行的時候，伺服電機不僅要提供給負載加速轉(zhuǎn)矩，而且要提供給自身加速轉(zhuǎn)矩，所以伺服電機的轉(zhuǎn)動慣量和系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量的配合十分重要。

轉(zhuǎn)矩質(zhì)量:工業(yè)機器人伺服電機要求轉(zhuǎn)矩的平滑性，要求電機具有比較低的轉(zhuǎn)矩脈動以及較平穩(wěn)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)。平穩(wěn)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)通常需要伺服電機有比較高的抗飽和能力，而且要細致考慮鐵耗與摩擦損耗對轉(zhuǎn)矩常數(shù)的影響，一般需要合理精致的伺服電機電磁與結(jié)構(gòu)的設(shè)計才能滿足轉(zhuǎn)矩質(zhì)量要求。

高響應能力:工業(yè)伺服電機系統(tǒng)追求比較高的響應能力，影響伺服系統(tǒng)的響應能力的因素一般有電機轉(zhuǎn)動慣量、減速比、加減速轉(zhuǎn)矩、電機結(jié)構(gòu)、控制策略等，高響應能力還與電機的發(fā)熱密切相關(guān)。

磁鋼退磁:為了使伺服電機具有高性能，目前普遍使用釹鐵硼永磁體來提供磁場，但它對溫度比較敏感，在高溫環(huán)境下容易發(fā)生不可逆退磁。工業(yè)機器人用伺服電機需要有高過載能力，更需要較高的電樞反應，因此轉(zhuǎn)子永磁體上感應出的渦流損耗通常很大，永磁體易升溫，所以對伺服電機的溫度計算和永磁體保護的要求比較高。

國內(nèi)知名伺服電機/系統(tǒng)制造商

伴隨這幾年數(shù)控化的普及，國內(nèi)機器人伺服產(chǎn)品的銷量保持了快速增長，伺服系統(tǒng)的自主研發(fā)、制造生產(chǎn)及應用已基本成熟，形成了一定的產(chǎn)品系列和自主配套能力，但產(chǎn)品在高性能、高可靠性方面，與國外名牌企業(yè)仍存在明顯差距，如國產(chǎn)品牌產(chǎn)品功率范圍多在3KW以內(nèi)，中小功率居多，技術(shù)路線上與日系產(chǎn)品接近。

隨著工業(yè)機器人市場掀起熱潮，我國伺服系統(tǒng)與國外名牌企業(yè)的明顯差距已成為制約我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的“瓶頸”。從技術(shù)上看，國產(chǎn)伺服電機主要有以下幾個缺陷：

一、外形普遍較長，外觀粗糙，很難應用在一些高檔機器人上面。尤其是在輕載6kg左右的桌面型機器人上，由于機器人手臂的安裝空間非常狹小，對伺服電機的長度有嚴格要求。

二、信號接插件的可靠性需要改進，而且需要朝小型化、高密度化以及與伺服電機本體的集成設(shè)計的方向設(shè)計，方便安裝、調(diào)試、更換。

三、另一個核心技術(shù)就是高精度的編碼器，尤其機器人上用的多圈絕對值編碼器，嚴重依賴進口，是制約我國高檔機器人發(fā)展的很大瓶頸。編碼器的小型化也是伺服電機小型化繞不過去的核心技術(shù)。

四、缺失基礎(chǔ)性研究，包括絕對值編碼器技術(shù)、高端電機的產(chǎn)業(yè)化制造技術(shù)、生產(chǎn)工藝的突破、性能指標的實用性驗證和考核標準的制定。

五、伺服系統(tǒng)各部分產(chǎn)業(yè)協(xié)同聯(lián)合不夠，導致伺服電機和驅(qū)動系統(tǒng)整體性能難以做好。

以上五點總結(jié)值得一提的是，除了以上五點工藝硬傷，許多國內(nèi)伺服電機廠商還在繼續(xù)采用購買過時技術(shù)、硬件打造“國產(chǎn)”電機的做法，這樣生產(chǎn)出來的電機質(zhì)量、穩(wěn)定性參差不齊，不僅擾亂市場，還打擊了企業(yè)內(nèi)部自主研發(fā)的熱情，不利于長期的可持續(xù)發(fā)展。目前我國國內(nèi)較大規(guī)模的伺服品牌有20余家，這些制造商的部分產(chǎn)品質(zhì)量、性能較為突出，可圈可點，顯示出了一定的獨立性和創(chuàng)新性。希望國產(chǎn)電機能早日更上一層樓。

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