伺服電動(dòng)機(jī)的技術(shù)展望
唐蘇亞 (漣水縣經(jīng)濟(jì)委員會(huì))
【摘 要】本文從伺服電動(dòng)機(jī)的技術(shù)變遷，技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)以及工業(yè)應(yīng)用等方面，闡述國(guó)內(nèi)外伺服電動(dòng)機(jī)的發(fā)展動(dòng)向及其技術(shù)展望，指出交流伺服電動(dòng)機(jī)是未來(lái)伺服電動(dòng)機(jī)的發(fā)展主流。
【敘{司】交流伺服電動(dòng)機(jī)，直流伺服電動(dòng)機(jī)，伺服，系統(tǒng)，應(yīng)用，展望
1 引 言
隨著近代控制技術(shù)的發(fā)展，伺眼電動(dòng)機(jī)及其伺服控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，無(wú)論是數(shù)控(nc)機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人以及工廠自動(dòng)化(fa)、辦公自動(dòng)化(oa)、家庭自動(dòng)化(ha)等領(lǐng)域，都離不開伺服電動(dòng)機(jī)及其伺服控制系統(tǒng)。進(jìn)入80年代，由于微電機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展。伺服電動(dòng)機(jī)及其伺服控制技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展和完善，正向著機(jī)電一體化、輕(量)、小(型)、高(高效、高可靠、高性能)、精(高精度、多功能、智能化)等方向發(fā)展，各種新型直流伺服電動(dòng)機(jī)不斷問(wèn)世。交流伺服電動(dòng)機(jī)的研制和開發(fā)取得了突破性的進(jìn)展，其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大。本文主要以伺服電動(dòng)機(jī)的技術(shù)變遷、技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)以及工業(yè)應(yīng)用體系等方面，闡述國(guó)內(nèi)外伺服電動(dòng)機(jī)的發(fā)展動(dòng)向及其技術(shù)展望。
2伺服電動(dòng)機(jī)的技術(shù)變遷
伺服電動(dòng)機(jī)至今已有30多年的發(fā)展歷史，以日本為例，伺服電動(dòng)機(jī)的技術(shù)變遷經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段，目前正處于第三個(gè)發(fā)展階段。
第一個(gè)發(fā)展階段(1960年以前)在此階段是以液壓伺服為中心的時(shí)代；
第二個(gè)發(fā)展階段(60～70年代)，這一階段也是直流伺服電動(dòng)機(jī)的誕生和全盛發(fā)展時(shí)代，很多高性能定位驅(qū)動(dòng)裝置采用直流伺服電動(dòng)機(jī)，取代了過(guò)去的液壓驅(qū)動(dòng)裝置。這些直流伺服電動(dòng)機(jī)大多數(shù)是永磁式，諸如印制繞組直流電動(dòng)機(jī)、線繞盤式直流電動(dòng)機(jī)以及空心杯電樞直流電動(dòng)機(jī)等；
第三個(gè)發(fā)展階段(1980年至今)，這一階段是以機(jī)電一體化時(shí)代作為背景的，是伺服技術(shù)普及發(fā)展的時(shí)代。在這一階段，出現(xiàn)無(wú)刷直流伺服電動(dòng)機(jī)(矩形波驅(qū)動(dòng))、交流伺服電動(dòng)機(jī)以及直接驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)和各種新型直流伺服電動(dòng)機(jī)群，其特點(diǎn)是電機(jī)向機(jī)電一體化、智能化，輕薄小型化以及低成本、高效率等方向發(fā)展。
圖1為伺服電動(dòng)機(jī)及其伺服技術(shù)的變遷圖。
3 交流伺服電動(dòng)機(jī)的發(fā)展應(yīng)用
交流伺服系統(tǒng)正逐步取代直流伺服系統(tǒng)，盡管國(guó)際上高性能的電伺服系統(tǒng)目前仍采用直流伺服系統(tǒng)，但以交流何服取代直流伺服的年增長(zhǎng)率估計(jì)在15百分之以上。日本1988年交流伺服電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)量為45萬(wàn)臺(tái)，到1989年已超過(guò)50萬(wàn)臺(tái)，其應(yīng)用領(lǐng)域大致為：nc機(jī)床制造業(yè)17萬(wàn)臺(tái)，半導(dǎo)體設(shè)備制造業(yè)28萬(wàn)臺(tái)，工業(yè)機(jī)器人5萬(wàn)臺(tái)。圖2所示為日本1986～1989年產(chǎn)業(yè)機(jī)械中電氣伺服的交流化率變化情況。從圖中可看出，日本在1986年機(jī)床的交流化率僅為48百分之，到1989年已上升到86百分之，機(jī)器人中的交流化率也由1986年的28百分之，迅速上升到56百分之。可見，交流化率近幾年在日本伺服市場(chǎng)中發(fā)展之迅猛。
日本安川公司是世界上最早研制和開發(fā)交流伺服電動(dòng)機(jī)的廠家之一。1982年，該公司成功地將三相交流伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床，到目前為止，安川公司已先后開發(fā)了m、f、s、h．d、r、c、g等8個(gè)系列的交流伺服電動(dòng)機(jī)，功率從50w～4.5kw，在數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛的應(yīng)用。1990年，該公司又開發(fā)了扁平形p系列三相交流伺服電動(dòng)機(jī)，扁平度為95％(與r系列300w相比)，功率范圍100～750w，均帶有制動(dòng)器和油封裝置，現(xiàn)已進(jìn)入實(shí)用階段。此外，日本三菱公司，東芝精機(jī)、三洋電氣、立石電機(jī)以及德國(guó)的西門子公司、寶石公司、美國(guó)的ge公司、ab公司、kollmorgen公司和peca(美國(guó)******電力電子應(yīng)用中心)等眾多廠家也先后開發(fā)出各種交流伺服電動(dòng)機(jī)，并已在眾多的領(lǐng)域內(nèi)得到應(yīng)用。由此可見，交流伺服電動(dòng)機(jī)將成為90年代伺服技術(shù)的發(fā)展主流。
我國(guó)70年代初數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)采用液壓伺服，電液脈沖馬達(dá)、小容量直流電動(dòng)機(jī)、功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等。1975年后開始試制寬調(diào)速直流伺服電動(dòng)機(jī)。80年代初，國(guó)內(nèi)只生產(chǎn)二相微型交流伺服電動(dòng)機(jī)。用于數(shù)控機(jī)床的交流伺服系統(tǒng)和伺服組件尚屬空白。1980年后，北京、沈陽(yáng)、上海、天津、蘭州等地分別引進(jìn)日本fanuc、美國(guó)ab，ge公司、柯爾摩根公司，德國(guó)西門子公司的數(shù)控技術(shù)和交 |
