一、中國(guó)伺服電機(jī)行業(yè)發(fā)展走勢(shì)分析

    作為數(shù)控系統(tǒng)的重要功能部件，伺服電機(jī)的性能直接影響著數(shù)控系統(tǒng)性能的發(fā)揮。而國(guó)內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)采用的伺服電機(jī)大多數(shù)來(lái)自國(guó)外知名企業(yè)。如果在伺服電機(jī)這塊市場(chǎng)進(jìn)行深耕，國(guó)內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展還會(huì)更進(jìn)一步。

    伺服電機(jī)是機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部分，交流伺服系統(tǒng)也已在很大范圍內(nèi)取代了直流伺服系統(tǒng)，同時(shí)，軟件控制也逐漸取代硬件控制，成為伺服技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。目前，國(guó)內(nèi)大部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)仍需要進(jìn)口伺服電機(jī)，這無(wú)疑增加了機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的成本。伺服系統(tǒng)承擔(dān)著反饋信號(hào)的任務(wù)，性能好壞直接決定著數(shù)控系統(tǒng)的整體質(zhì)量。

    至于目前國(guó)內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)使用電機(jī)的現(xiàn)狀，如果功能部件產(chǎn)業(yè)不形成規(guī)模化的發(fā)展，數(shù)控產(chǎn)品的可靠性、價(jià)格以及機(jī)床整機(jī)的質(zhì)量都不會(huì)提高。目前國(guó)內(nèi)也出臺(tái)了相關(guān)政策，強(qiáng)調(diào)以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以數(shù)控終端產(chǎn)品為主，以整機(jī)帶動(dòng)數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并重點(diǎn)解決數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問(wèn)題。所以，伺服電機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)的重要功能部件，其發(fā)展也必然得到進(jìn)一步推動(dòng)。在技術(shù)方面，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)所占的比重會(huì)越來(lái)越大，所以直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)在高速、高精加工機(jī)床上的應(yīng)用已進(jìn)入加速增長(zhǎng)期。

    國(guó)內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)要在政策上契合、技術(shù)上領(lǐng)先，這樣才能使國(guó)內(nèi)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)功能部件得到更深層次的發(fā)展。同時(shí)，對(duì)于國(guó)內(nèi)機(jī)床制造業(yè)也會(huì)起到極大的推動(dòng)作用。

    二、中國(guó)伺服電機(jī)行業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)方向

    現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng)，經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字化的轉(zhuǎn)變，數(shù)字控制環(huán)已經(jīng)無(wú)處不在，比如換相、電流、速度和位置控制；采用新型功率半導(dǎo)體器件、高性能DSP加FPGA、以及伺服專用模塊(比如IR推出的伺服控制專用引擎)也不足為奇。國(guó)際廠商伺服產(chǎn)品每5年就會(huì)換代，新的功率器件或模塊每2～2.5年就會(huì)更新一次，新的軟件算法則日新月異，總之產(chǎn)品生命周期越來(lái)越短。總結(jié)國(guó)內(nèi)外伺服廠家的技術(shù)路線和產(chǎn)品路線，結(jié)合市場(chǎng)需求的變化，可以看到以下一些最新發(fā)展趨勢(shì)。

    1、高效率化

    盡管這方面的工作早就在進(jìn)行，但是仍需要繼續(xù)加強(qiáng)。主要包括電機(jī)本身的高效率比如永磁材料性能的改進(jìn)和更好的磁鐵安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高效率化，包括逆變器驅(qū)動(dòng)電路的優(yōu)化，加減速運(yùn)動(dòng)的優(yōu)化，再生制動(dòng)和能量反饋以及更好的冷卻方式等。

    2、直接驅(qū)動(dòng)

    直接驅(qū)動(dòng)包括采用盤式電機(jī)的轉(zhuǎn)臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)和采用直線電機(jī)的線性伺服驅(qū)動(dòng)，由于消除了中間傳遞誤差，從而實(shí)現(xiàn)了高速化和高定位精度。直線電機(jī)容易改變形狀的特點(diǎn)可以使采用線性直線機(jī)構(gòu)的各種裝置實(shí)現(xiàn)小型化和輕量化。 　　•

    3、高速、高精、高性能化

    采用更高精度的編碼器（每轉(zhuǎn)百萬(wàn)脈沖級(jí)），更高采樣精度和數(shù)據(jù)位數(shù)、速度更快的DSP，無(wú)齒槽效應(yīng)的高性能旋轉(zhuǎn)電機(jī)、直線電機(jī)，以及應(yīng)用自適應(yīng)、人工智能等各種現(xiàn)代控制策略，不斷將伺服系統(tǒng)的指標(biāo)提高。 　　•

    4、一體化和集成化

    電動(dòng)機(jī)、反饋、控制、驅(qū)動(dòng)、通訊的縱向一體化成為當(dāng)前小功率伺服系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展方向。有時(shí)我們稱這種集成了驅(qū)動(dòng)和通訊的電機(jī)叫智能化電機(jī)（Smart Motor），有時(shí)我們把集成了運(yùn)動(dòng)控制和通訊的驅(qū)動(dòng)器叫智能化伺服驅(qū)動(dòng)器。電機(jī)、驅(qū)動(dòng)和控制的集成使三者從設(shè)計(jì)、制造到運(yùn)行、維護(hù)都更緊密地融為一體。但是這種方式面臨更大的技術(shù)挑戰(zhàn)(如可靠性)和工程師使用習(xí)慣的挑戰(zhàn)，因此很難成為主流，在整個(gè)伺服市場(chǎng)中是一個(gè)很小的有特色的部分。 　　•

    5、通用化

    通用型驅(qū)動(dòng)器配置有大量的參數(shù)和豐富的菜單功能，便于用戶在不改變硬件配置的條件下,方便地設(shè)置成V/F控制、無(wú)速度傳感器開(kāi)環(huán)矢量控制、閉環(huán)磁通矢量控制、永磁無(wú)刷交流伺服電動(dòng)機(jī)控制及再生單元等五種工作方式，適用于各種場(chǎng)合，可以驅(qū)動(dòng)不同類型的電機(jī)，比如異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)，也可以適應(yīng)不同的傳感器類型甚至無(wú)位置傳感器。可以使用電機(jī)本身配置的反饋構(gòu)成半閉環(huán)控制系統(tǒng)，也可以通過(guò)接口與外部的位置或速度或力矩傳感器構(gòu)成高精度全閉環(huán)控制系統(tǒng)。 　　•

    6、智能化

    現(xiàn)代交流伺服驅(qū)動(dòng)器都具備參數(shù)記憶、故障自診斷和分析功能，絕大多數(shù)進(jìn)口驅(qū)動(dòng)器都具備負(fù)載慣量測(cè)定和自動(dòng)增益調(diào)整功能，有的可以自動(dòng)辨識(shí)電機(jī)的參數(shù)，自動(dòng)測(cè)定編碼器零位，有些則能自動(dòng)進(jìn)行振動(dòng)抑止。將電子齒輪、電子凸輪、同步跟蹤、插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)等控制功能和驅(qū)動(dòng)結(jié)合在一起，對(duì)于伺服用戶來(lái)說(shuō)，則提供了更好的體驗(yàn)。 　　•

    7、網(wǎng)絡(luò)化和模塊化

    隨著機(jī)器安全標(biāo)準(zhǔn)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的故障診斷和保護(hù)技術(shù)（問(wèn)題發(fā)生的時(shí)候判斷原因并采取措施避免故障擴(kuò)大化）已經(jīng)落伍，最新的產(chǎn)品嵌入了預(yù)測(cè)性維護(hù)技術(shù)，使得人們可以通過(guò)Internet及時(shí)了解重要技術(shù)參數(shù)的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)，并采取預(yù)防性措施。比如：關(guān)注電流的升高，負(fù)載變化時(shí)評(píng)估尖峰電流，外殼或鐵芯溫度升高時(shí)監(jiān)視溫度傳感器，以及對(duì)電流波形發(fā)生的任何畸變保持警惕。 　　•

    8、從故障診斷到預(yù)測(cè)性維護(hù)

    隨著機(jī)器安全標(biāo)準(zhǔn)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的故障診斷和保護(hù)技術(shù)（問(wèn)題發(fā)生的時(shí)候判斷原因并采取措施避免故障擴(kuò)大化）已經(jīng)落伍，最新的產(chǎn)品嵌入了預(yù)測(cè)性維護(hù)技術(shù)，使得人們可以通過(guò)Internet及時(shí)了解重要技術(shù)參數(shù)的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)，并采取預(yù)防性措施。比如：關(guān)注電流的升高，負(fù)載變化時(shí)評(píng)估尖峰電流，外殼或鐵芯溫度升高時(shí)監(jiān)視溫度傳感器，以及對(duì)電流波形發(fā)生的任何畸變保持警惕。 　　•

    9、專用化和多樣化

    雖然市場(chǎng)上存在通用化的伺服產(chǎn)品系列，但是為某種特定應(yīng)用場(chǎng)合專門設(shè)計(jì)制造的伺服系統(tǒng)比比皆是。利用磁性材料不同性能、不同形狀、不同表面粘接結(jié)構(gòu)（SPM）和嵌入式永磁（IPM）轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機(jī)出現(xiàn)，分割式鐵芯結(jié)構(gòu)工藝在日本的使用使永磁無(wú)刷伺服電機(jī)的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了高效率、大批量和自動(dòng)化，并引起國(guó)內(nèi)廠家的研究。

    10、小型化和大型化

    無(wú)論是永磁無(wú)刷伺服電機(jī)還是步進(jìn)電機(jī)都積極向更小的尺寸發(fā)展，比如20，28，35mm外徑；同時(shí)也在發(fā)展更大功率和尺寸的機(jī)種，已經(jīng)看到500kW永磁伺服電機(jī)的出現(xiàn)。體現(xiàn)了向兩極化發(fā)展的傾向。 　　•

    11、其他動(dòng)向

    發(fā)熱抑制、靜音化、清潔技術(shù)等。