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“一体型”交流伺服系统漫谈
发布人: 中科德润 发布来源: 中科德润 发布日期: 2012-12-3 点击数:355

我们公司普通称呼的“一体型”交流伺服系统的产生是在小功率交流伺服系统应用产品在国内的价格竞争白热化的背景下产生的,是以我们公司的核心技术产品“磁电式编码器”为基础的,是一个创新性很强的设计理念。

所谓的“一体型”,体现在电机与驱动系统在硬件上结合的一体,同时也体现在编码器信号处理与伺服控制在软件上结合的一体。

“一体型”交流伺服系统的优势在于以下几个方面:

1、  因为软硬方面的“一体化”,降低了物料成本;

2、  “一体型”的交流伺服系统体积较小,设计灵活,可增强产品美观度;在一些对体积要求较为苛刻的场合,可能其很重要因素;

3、  反馈元件编码器与伺服控制部分软硬两方面的结合,提高了电机角度反馈的实时性。

然而,“一体型”的交流伺服也面临很多现实的困难:

因为“一体型”电机与驱动系统部分综合下来在体积上不能超出电机许多,不然无法保证在原始单独电机安装的地方有足够的安装空间,所以对于驱动器的设计空间上留的余量就不足,这样会导致很多问题:

1、  为满足设计空间要求,电子器件都得选用占用体积较小的器件,甚至在硬件设计方案上采用尽量简化的方案,这样就为硬件的设计及系统稳定性带来困难和隐患;

2、  驱动器功率器件或其他发热元件的散热面积减小,这使得系统设计的时候要充分考虑系统散热问题;

3、  系统体积减小,使系统内的电子元器件间的相对距离更近,系统内的电磁环境变的更恶劣,这对系统的电磁兼容设计提出更高的要求;

4、  因为空间关系,可能会不得不采用很多小板卡来实现各自的功能,而板卡之间使用线束连接,机械结构上也要充分配合,这样会有增加工艺复杂性的可能;

特别的,也是不可忽视的是,电机本身会发热,会把热传导给驱动系统,进而增加了驱动系统散热的难度。

虽然研发“一体型”交流伺服系统有如上很多困难,但是因为其明显的优势,我们公司基于“一体型”理念,在缝纫机、电动自行车、潜油泵驱动系统、注水泵驱动系统等领域已经成功的开发出了相应的产品,在此仅分析“一体型”设计理念给我们公司的通用伺服产品发展带来的机遇。

通用伺服也俗称“伺服包”,可以认为是在各种加工机械的电机驱动层集成了位置、速度、转矩控制功能,且包含了各种可接受上位指令或给上位反馈位置速度等信息的通用性电机驱动系统,其多台伺服产品也可通过通讯进行协调运行完成很复杂的运行动作;国外,特别是日本的三菱、安川、东芝、三洋等,以及国内的台达等品牌的通用伺服驱动器在国内的电机伺服控制领域应用很广泛;甚至因为各个行业应用的市场巨大,各厂商在通用伺服产品的基础上,针对各个行业在软硬件上进行了改进,推出了各种专用伺服驱动器,包括我们当前非常熟悉的注塑机专用驱动器、纺织专用驱动器等。

因为我们公司通过缝纫机在小功率场合积累了很丰富的经验,所以很早就尝试开发了小功率的通用伺服产品,并且一度在单晶硅炉上使用;后期也开发了“一体型”的通用伺服产品,但进展一直不顺利;其中有很多原因,但很重要的一点是我们公司的技术也是点点滴滴积累而来的,且由于使用“磁电式编码器”,有其自身特性,各种技术准备特别是软件上,还未达到与国外通用伺服抗衡的水平。但借用“一体型”的理念,注意发挥其优势,则我们可在现在的技术水平基础上,给我们的通用伺服产品给出一个合理的市场定位。

在电机驱动领域,从单纯“傻转”的异步电机,到变频器与异步机或永磁电机结合而产生的调速系统,还有可进行精确位置控制的伺服控制系统,异步机、步进机及其他形形色色的电机至今均有它们自己非常大的生存空间,其中一个很明显的原因自然是工业生产遵循一个“够用就行”的原则。以400W功率等级来说明各产品特征如下所示:

产品组合

产品特性

价格(因是否进口差异较大)

异步机+变频器

调速功能

但速度响应较缓

500~700元

步进机+驱动器

位置控制,不是很精确

不利于高速运行

700~1200元

通用伺服驱动器

位置控制精确

调速范围宽

高响应

强负载适应性

包含丰富的输入输出接口

2000元以上

若在我们公司的通用伺服产品输入输出接口有待完善之前,借助“一体型”理念,针对上述某种产品组合,去除不需要的功能模块,设计低成本的一体型通用产品,且发挥伺服系统的本身优势,则在保证较高利润下可开拓可观的市场。

如何发挥“一体型”的优势,避免其劣势,合理定位,把“一体型”交流伺服系统及其应用产品作为一个新的亮点推向市场还需要我公司员工一起努力。
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