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展望智能伺服电机及智能伺服驱动器的发展

作者: 来源: 发布时间:2014-2-11 0:00:00  点击数:3016
近年来,随着国家对制造装备及其技术改造工作的重视,随着全数字式交流永磁伺服系统的性能价格比逐步提高,交流伺服电机作为控制电机类高档精密部件,其市场需求将稳步增长。目前,中国从制造业大国正向制造业强国发展,近5年内智能伺服电机及智能伺服驱动器的应用前景将十分美好。

  智能伺服电机将逐渐成机器设备中应用的主流:

  从电机的出现至今已经有很多次大巨大发展和替代,1980年以前,由于技术成本等原因,电机应用以直流永磁有刷电机和步进电机为主,而且主要集中在机床和国防军工行业。1980年以后,无刷伺服电机系统逐步成为行业的主角,并且深入到各个行业的种种应用中。

  中国是世界上稀土永磁材料矿藏最多的国家。随着我国稀土永磁材料的发展及电力电子及微电子技术日新月异的进步,交流伺服电机的驱动技术也很快从模拟式过渡到全数字控制式。由于交流伺服电机的驱动装置采用了先进全数字式驱动控制技术,硬件结构简单,参数调整方便,产品生产的一致性、可靠性会非常好,同时可集成复杂的电机控制算法和智能化控制功能,如增益自动调整、网络通讯功能等,大大拓展了交流伺服电机的适用领域。

  随着各行业,如印刷设备、数控机床、包装设备、纺织设备、激光加工设备、机器人自动化生产线等,对工艺精度、加工效率和工作可靠性等要求不断提高,这些领域对交流伺服电机的需求将迅猛增长,交流伺服将逐步替代原有直流有刷伺服电机和步进电机。

  据调查数据显示,2009年,有近60%的原用直流伺服和步进电机的客户准备更换永磁交流伺服系统,功率在3kW以内,其中有90%为1000W以下的伺服电机

  智能伺服电机是将伺服电机(可以是步进电机、交流伺服电机、直流无刷伺服电机、直流伺服电机或者直线电机)、伺服电机驱动器、PLC和运动控制卡的所有功能都集成在一个电机内部。因为这种电机将运动控制的功能都集成在了一个电机本体内,所以驱动器、运动控制卡的所有功能都是针对电机做的最优的参数配置,所以可以把电机的性能发挥到最好。

  智能电机的控制可以通过RS-232总线进行点对点通信方式控制,也可以通过CAN总线(支持CAN2.0和 CANOpen通信协议)实现多达255个轴的联动、当然也可以通过传统的外部给定脉冲方向或者模拟量控制,系统高可靠稳定性将大大节约用户设计机器的时间。

  瑞默森(北京)有限公司,2010年推出具有运动控制功能的伺服专用芯片RealmotionDSP,并且结合彩色喷绘机、激光雕刻机、数控机床、太阳能发电站等行业应用,最新设计完成系列化高精度通用智能伺服电机,这种高集成度的智能电机得到了包扩欧美及国内的专家的一致认可,达到了国际先进水平,该项产品的出项将带动国内的电机行业、伺服驱动行业和运动控制行业水平上一个新的台阶。

  目前瑞默森推出的系列智能电机功率等级涵盖了3KW已内的各种电机。电压等级包括:12V、24V、36V、 48V、72V、...、325V,方便用户应用于电池供电或者交流电供电的各种特定的场合应用。电流等级包括:1A、2A、5A、...、20A的驱动等级,电机和驱动的过流均预置到3倍冗余,以保护用户的产品稳定性。

  智能电机不仅具有高精密电机的功能,同时还涵盖了伺服电机驱动器和PLC的功能,用户的机器方案使用我们的智能电机将使系统的布线变的非常精简。从而大大提供用户机器的电控部分的稳定可靠性。

  智能电机的典型结构见下图:

  

 

  由于智能伺服电机的高集成度、高可靠性及其免维护性,比然导致智能电机会逐渐替代传统的专用伺服电机和通用伺服驱动器

  国内外智能电机技术现状比较:

  目前国产交流伺服电机及其全数字式伺服驱动器、智能伺服电机已经基本自主开发成功,在国家的大力扶持下,清华大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学等学校的研究所对电机控制的核心算法的研究已经很成熟,而且技术水平可以说完全达到了国际一流的水平;产品功能的开发一般由企业来完成,瑞默森(北京)科技有限公司从2001年起一直从事智能伺服电机驱动器的产品化和产业化的研发,目前已经批量生产的各种型号的智能电机和伺服驱动器都具有很完善的功能,包括:电流环、位置环、速度环的PID参数实时自动调节,电机参数自动识别,电机运动控制功能,CAN总线等,结合上位机的可视化的调试和编程界面等功能。可以看到对智能电机的功能的开发也居于国际最先进的行业水平。中国是制造业大国,制造工艺水平已经有了相当高的水平,全数字产品的特点是性能稳定、一致性好,所以产品的大批量生产也没有任何问题。

  当然我们同样也可以看到,国内的产业基础比较差,很多设备的设计还是延续传统的步进或者直流有刷伺服的方案,但国内伺服电机的设计生产技术已趋于完善,目前主要是朝标准化,系列化,规模化方向发展,只有一定规模才能有高可靠性和价格低廉而富有竞争力的产品。

  目前我们从国外引进的新的设备可以看一下,无论是美国惠普生产的彩色喷绘机、日本发那科生产的数控机床还是德国和瑞士的机器人,无论是民品还是工业用品都无一例外的使用交流伺服的方案。

  智能电机的出现将使用户对电机的使用方法变的非常简单,用户可以不必关心驱动器如何操作、运动控制卡如何选择,当然更省去了所有的连线,大大提高了用户设计新产品的效率。它的免维护特性更让用户用得更放心。目前我公司设计的智能电机与欧美处于同一个起跑线上,面对国内的巨大需求,我们相信在这个新一代的技术革新中我们将占有一个合理的市场位置。


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