伺服電動機的技術展望

唐蘇亞    (漣水縣經濟委員會)

    【摘  要】本文從伺服電動機的技術變遷，技術發展特點以及工業應用等方面，闡述國內外伺服電動機的發展動向及其技術展望，指出交流伺服電動機是未來伺服電動機的發展主流。

【敘{司】交流伺服電動機，直流伺服電動機，伺服，系統，應用，展望

1  引  言

 

    隨著近代控制技術的發展，伺眼電動機及其伺服控制系統廣泛應用于各個領域，無論是數控(nc)機床、工業機器人以及工廠自動化(fa)、辦公自動化(oa)、家庭自動化(ha)等領域，都離不開伺服電動機及其伺服控制系統。進入80年代，由于微電機技術、電力電子技術以及自動控制技術的發展。伺服電動機及其伺服控制技術得到了進一步發展和完善，正向著機電一體化、輕(量)、小(型)、高(高效、高可靠、高性能)、精(高精度、多功能、智能化)等方向發展，各種新型直流伺服電動機不斷問世。交流伺服電動機的研制和開發取得了突破性的進展，其應用領域在不斷擴大。本文主要以伺服電動機的技術變遷、技術發展特點以及工業應用體系等方面，闡述國內外伺服電動機的發展動向及其技術展望。

 

2伺服電動機的技術變遷

 

    伺服電動機至今已有30多年的發展歷史，以日本為例，伺服電動機的技術變遷經歷了三個發展階段，目前正處于第三個發展階段。

    第一個發展階段(1960年以前)在此階段是以液壓伺服為中心的時代；

第二個發展階段(60～70年代)，這一階段也是直流伺服電動機的誕生和全盛發展時代，很多高性能定位驅動裝置采用直流伺服電動機，取代了過去的液壓驅動裝置。這些直流伺服電動機大多數是永磁式，諸如印制繞組直流電動機、線繞盤式直流電動機以及空心杯電樞直流電動機等；

    第三個發展階段(1980年至今)，這一階段是以機電一體化時代作為背景的，是伺服技術普及發展的時代。在這一階段，出現無刷直流伺服電動機(矩形波驅動)、交流伺服電動機以及直接驅動伺服電動機和各種新型直流伺服電動機群，其特點是電機向機電一體化、智能化，輕薄小型化以及低成本、高效率等方向發展。

 

    圖1為伺服電動機及其伺服技術的變遷圖。 

 

3 交流伺服電動機的發展應用

 

    交流伺服系統正逐步取代直流伺服系統，盡管國際上高性能的電伺服系統目前仍采用直流伺服系統，但以交流何服取代直流伺服的年增長率估計在15百分之以上。日本1988年交流伺服電動機的產量為45萬臺，到1989年已超過50萬臺，其應用領域大致為：nc機床制造業17萬臺，半導體設備制造業28萬臺，工業機器人5萬臺。圖2所示為日本1986～1989年產業機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年機床的交流化率僅為48百分之，到1989年已上升到86百分之，機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�？梢�，交流化率近幾年在日本伺服市場中發展之迅猛。

    日本安川公司是世界上最早研制和開發交流伺服電動機的廠家之一。1982年，該公司成功地將三相交流伺服電動機應用于數控機床，到目前為止，安川公司已先后開發了m、f、s、h．d、r、c、g等8個系列的交流伺服電動機，功率從50w～4.5kw，在數控機床和工業機器人中得到廣泛的應用。1990年，該公司又開發了扁平形p系列三相交流伺服電動機，扁平度為95％(與r系列300w相比)，功率范圍100～750w，均帶有制動器和油封裝置，現已進入實用階段。此外，日本三菱公司，東芝精機、三洋電氣、立石電機以及德國的西門子公司、寶石公司、美國的ge公司、ab公司、kollmorgen公司和peca(美國******電力電子應用中心)等眾多廠家也先后開發出各種交流伺服電動機，并已在眾多的領域內得到應用。由此可見，交流伺服電動機將成為90年代伺服技術的發展主流。

 

    我國70年代初數控機床伺服系統采用液壓伺服，電液脈沖馬達、小容量直流電動機、功率步進電動機等。1975年后開始試制寬調速直流伺服電動機。80年代初，國內只生產二相微型交流伺服電動機。用于數控機床的交流伺服系統和伺服組件尚屬空白。1980年后，北京、沈陽、上海、天津、蘭州等地分別引進日本fanuc、美國ab，ge公司、柯爾摩根公司，德國西門子公司的數控技術和交