永磁交流伺服电机国内外市场概况
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 2
0引
言
作温度和磁温度系数不及钐钴永磁体外 , 其他性能 都超过了钐钴 , 而且钕铁硼永磁体远比钐钴价格低 得多。高性能永磁体的出现和性能不断提高, 引起 电机行业的巨大改变。预计各种伺服电动机, 不论 是直流和交流 , 还是步进电动机最终都将过渡到永 磁电机, 甚至于应用领域很广的交流异步电机也最 终要被各类型的永磁电机所代替 。 下面就伺服电机的发展研究现状作一综述。 1 . 1 国外伺服电机发展情况 20 世纪 80年代以来, 随着集成电路、 电力电子 技术和交流可变速驱动技术的发展, 永磁交流伺服 驱动技术有了突出的发展 , 各国著名电气厂商相继 推出各自的交流伺服电动机 , 并不断完善和更新。 德国 MANNESMANN 的 Rex roth 公司 的 Indra m at分部在 1978 年汉诺威贸易博览会上正式推出 MAC 永磁交流伺服电动机和驱动系统 , 这标志着此 种新一代交流伺服技术已进入实用化阶段。到 20 世纪 80 年代中 后期, 各 公司都已有完整 的系列产 品。整个伺服装置市场都转向了交流系统。早期的 模拟系统在诸如零漂、 抗干扰、 可靠性、 精度和柔性 等方面存在不足, 尚不能完全满足运动控制的要求, 近年来随着微处理器、 新型数字信号处理器 ( DSP ) 的应用, 出现了数字控制系统, 控制部分可完全由软 件进行的永磁交流伺服系统。 到目前为止, 高性能的电伺服系统大多采用永 磁同步型交流伺服电动机, 控制驱动器多采用快速、
展。先分析了国内外伺服电机在国内市场上所占的份额以及供 求情况 ; 然后对国 内外伺服 电机及 其伺服 控制技术 的应用、 发展、 研究状况作了综述 , 并对伺服电机的发展前景 提出了展望。 关键词 : 伺服电机 ; 驱动器 ; 供求 ; 伺服控制技术 中图分类号 : T M 383. 4 ; TM 383 . 4+ 2 文献标识码 : A 文章编号 : 1004- 7018( 2009) 01- 0059- 03
永 磁 交 流 伺 服 电 机 国 内 外 市 场 概 况
[ 2]
1990 年以前, 国内伺服电机主要集中在机床和 国防军工业。 1990 年以后, 进口永磁交流伺服电机 系统逐步进入中国。 20 世纪末 , 国产交流伺服电机 及其全数字式伺服驱动器基本自主开发成功, 但由 于产业化滞后, 产品的应用还需依靠进口。 2003 年 7家国外伺服供应商瓜分了我国 83 % 的市场份额。 2005 年机械工业信息研究院产业与市场研究 所对 伺服电机的用户进行了调查。调查表明目前我国市 场上覆盖面最广的十个品牌, 他们分别是西门子、 三 菱、 安川、 兰州电机、 松下、 FANUC、 华中数控、 ABB、 和利时和 AB 。由于伺服电机在我国的品牌很分散, 因此各类品牌的覆盖面并不是很广。西门子和三菱 在 30 % 以上; 安川、 兰州电机、 松下、 FANUC、 华中数 控、 ABB 和和利时在 10 % ~ 20% 之间; AB 为 3 . 7 %; 其他品牌均在 3 % 以下
2009年第 1 期
T
黄伟忠 , 宋春华
1 2Baidu Nhomakorabea
综 述 echn ical review
永磁交流伺服电机国内外市场概况
( 1. 西华大学 , 四川成都 610039 ; 2. 西南交通大学 , 四川成都 610031) 摘 要 : 以高速度和高精度为基本特征的高速加工技术 及其它技术的发 展 , 促 进了伺服 电机和伺服 驱动器的发
Summ ary of Dom estic and InternationalM arket of Per m anentM agnet AC ServoM otor H UANG W ei- zhong , SONG Chun - hua (1 . X ihua U niversity , Chengdu 610039 , China; 2 . Southw est Jiaotong Un iv ersity, Chengdu 610031, Ch in a)
Abstract : D eve lopments o f rapid m ach ining based on high speed and high precision and other techno logy acce lera ted the step of servo m otor and servo driv er . The share of servo m otor and the c ircum stance of supp ly and dem and on dom estic w ere first ana lyzed . D ev elopment and app lica tion as we ll as the resea rch situation o f servo mo tor and servo control technology w ere summ ar ized. In the end, the deve lop ing prospect o f the servo m oto r w as g iven. K ey word s : servo m otor ; servo driv er ; supply and de m and; servo contro l techno logy
59
T
综 述 echnical review
2009年第 1 期
准确定位的全数字位置伺服系统。典型生产厂家如 德国西门子、 百格拉 , 美国科尔摩根和日本松下、 三 菱及安川等公司。下面来介绍他们的产品和规格。 [ 3] 1 . 1 . 1 日本安川电机的交流伺服电动机 日本安川电机制作所推出的小型交流伺服电动 机, 其中 D 系列适用于数控机床 (最高转速为 1 000 r/m in , 力矩为 0 . 25~ 2 . 8 N # m ) , R 系列适用于机 器人 ( 最高转速为 3 000 r /m in , 力矩为 0 . 016~ 0. 16 N # m ) , 之后又推出 M、 F、 S 、 H、 C、 G 六个系列。安 川系列的伺服电机的最高转速可达 5 000 r /m in ,力 矩 0 . 095 5~ 95 . 4 N # m, 瞬间最大转矩 0 . 286~ 221 N # m, 功率范围 0 . 03~ 15 k W, 可以采用最高 17 位 ( 32 768 脉冲 /转 )的增量式或绝对式编码器。重量 最小可达 0 . 3 kg , 最大可达 86 kg。 20 世纪 90 年代先后推出了新的 D 系列和 R 系 列。由旧系列矩形波驱动、 8051 单片机控制改为正 弦波驱动、 80C、 154CPU 和门阵列芯片控制, 力矩波 动由 24 % 降低到 7 % , 并提高了可靠性。这样, 只用 了几年时间形成了八个系列 ( 功率范围为 0 . 05~ 6 k W )较完整的体系 , 满足了工作机械、 搬运机构、 焊 接机械人、 装配 机器人、 电子部件、 加工机械、 印刷 机、 高速卷绕机、 绕线机等的不同需要。 1 . 1 . 2 三菱伺服电动机 ( HC - KFS、 HC - M FS 、 HC SFS、 H C - RFS 和 H C - UFS 系列 )
[ 1]
。
1 永磁交流伺服电机的发展情况
世界上最早的电机原型就是永磁电机, 只是当 时永磁材料性能不良 , 而被电磁式 电机占了主流。 铝镍钴永磁体的问世使永磁电机开始发展, 但由于 其价格比较高, 所以铝镍钴永磁电动机应用面并不 广。 20世纪 80 年代 出现钕铁硼永磁材料 , 除 了工
收稿日期 : 2008 - 04- 09
这些电机所用 的速度位置 检测器分 辨率: 131 072 脉冲 /转, 绝对、 增量方式共用, 17 位解码器 , 海 拔 1 000 m 下 , 都用 MR - J2S 系列的驱动器。伺服 电机的功率范围 0 . 05~ 7 . 0k W, 额定转矩范围 0. 16 ~ 33 . 4 N # m, 最大转矩范围 0 . 48~ 100 N # m, 重量 0 . 4~ 38 kg , 最大电流可以达到 84 A, 转速最高可达 4 500 r /m in, 重量 0. 7~ 11 kg 。 1 . 1 . 3 德国百格拉伺服电机 德国百格 拉公司生 产的 SER 系 列, 额定转 矩 01 6~ 10 . 8 N # m, 最大转矩 4 . 0~ 48 N # m。功率
[ 4]
电机内的温度检测器提供热保护。单圈或多圈 Sin Cos编码器 , 光轴或带键轴器。伺服电机装有高分 辨率接口绝对值编码器 S inC osH ip erface 单圈 ( 128 点 ) 或多圈 ( 128 点 # 4096 圈 ) , 保证轴的角位置精 度不小于 ? 1. 3 弧分。重量 0 . 8~ 33 kg , 功率 0 . 4~ 6k W, 供电从 100~ 480 V 不等。 1 . 1. 5 日本松下伺服电机 近年日本松下公司推出的全数字型 M I NAS 系 列交流伺服系统, 其中永磁交流伺服电动机有 MAMA 系列超小惯量型 , 功率 0 . 1~ 0 . 75 k W, 共 4 种规 格; 小惯量有 M SMD、 MQMA、 MS MA 三个系列 , 共 18 种规格, 功率从 0 . 05~ 5 k W; 中惯量型 有 MDMA、 MGMA、 M FMA 三个系列, 功率 0 . 75~ 4 . 5k W, 共 23 种规格; 大惯量有 MHMA、 MHM D 两个系列, 电动机 的功率范围 0 . 2~ 5 k W, 有 10种规格。额定转矩可 以 0 . 16~ 42. 9 N # m, 最大转矩 0 . 48~ 107 N # m, 额定转速 1 000~ 6 000 r/m in 。测速可用 17 位 ( 分 辨率 131 072) 7 线制增量式编码器 /绝 对式, 也可以 用 5 线增量式 , 2 500 p / r( 分辨率 10 000) 。重量 0 . 32~ 39 . 5 kg, 配套驱动器 M I NASA4 有 A、 B、 C、 D、 E、 F型 , 供电方式 100 V 和 200 V 两种系列, 可实现 位置、 速度和转 矩控制用 RS232 以 /RS485 通讯接 口, 可使用 7 线制绝对式编码器, 也可使用 5 线制增 量式编码器。 1 . 1. 6 其它公司的伺服电机 以生 产 机床 数 控 装 置而 闻 名 的 日 本法 奴 克 ( F anuc) 公司 , 在 20 世纪 80 年代中期也推出了 S 系 列 ( 13 个规格 )和 L 系列 ( 5 个规格 ) 的永磁交流伺 服电动机。 L 系列有较小的转动惯量和机械时间常 数, 适用于要求特别快速响应的位置伺服系统。日 本其他厂商, 例如 : 东芝精机 ( S M 系列 ) 、 大隈铁工 所 ( BL 系列 )、 三洋电气 ( BL 系列 )、 立石电机 ( S 系列 ) 等众多厂商也进入了永磁交流伺服系统的竞争行列。 德国力士 乐公司 ( Rexroth) 的 Indram at 分部的 MAC 系列交流伺服电动机共有 7 个机座号 92 个规 格。德国西门子 ( Siem ens) 公司的 I FT5 系列三相永 磁交流伺服电动机分为标准型和短型两大类 , 共 8 个机座号 98 种规格。据称该系列交流伺服电动机 与相同输出力矩的直流伺服电动机 I HU 系列相比, 重量只有后者的 1 / 2 , 配套的晶体管脉宽调制驱动 器 6SC61 系列 , 最多可供 6个轴的电动机控制。 美国著名的伺服装置生产公司 Gettys曾一度作 为 Gould 电子 公司 一个 分部 ( M o tio n Control D ivi sion) , 生产 M 600系列的交流伺服电动机和 A600 系 列的伺服驱动器。后合并到 AEG, 恢复了 Gettys名 称, 推出 A700 全数字化的交流伺服系统。美国 A [ 7]
0引
言
作温度和磁温度系数不及钐钴永磁体外 , 其他性能 都超过了钐钴 , 而且钕铁硼永磁体远比钐钴价格低 得多。高性能永磁体的出现和性能不断提高, 引起 电机行业的巨大改变。预计各种伺服电动机, 不论 是直流和交流 , 还是步进电动机最终都将过渡到永 磁电机, 甚至于应用领域很广的交流异步电机也最 终要被各类型的永磁电机所代替 。 下面就伺服电机的发展研究现状作一综述。 1 . 1 国外伺服电机发展情况 20 世纪 80年代以来, 随着集成电路、 电力电子 技术和交流可变速驱动技术的发展, 永磁交流伺服 驱动技术有了突出的发展 , 各国著名电气厂商相继 推出各自的交流伺服电动机 , 并不断完善和更新。 德国 MANNESMANN 的 Rex roth 公司 的 Indra m at分部在 1978 年汉诺威贸易博览会上正式推出 MAC 永磁交流伺服电动机和驱动系统 , 这标志着此 种新一代交流伺服技术已进入实用化阶段。到 20 世纪 80 年代中 后期, 各 公司都已有完整 的系列产 品。整个伺服装置市场都转向了交流系统。早期的 模拟系统在诸如零漂、 抗干扰、 可靠性、 精度和柔性 等方面存在不足, 尚不能完全满足运动控制的要求, 近年来随着微处理器、 新型数字信号处理器 ( DSP ) 的应用, 出现了数字控制系统, 控制部分可完全由软 件进行的永磁交流伺服系统。 到目前为止, 高性能的电伺服系统大多采用永 磁同步型交流伺服电动机, 控制驱动器多采用快速、
展。先分析了国内外伺服电机在国内市场上所占的份额以及供 求情况 ; 然后对国 内外伺服 电机及 其伺服 控制技术 的应用、 发展、 研究状况作了综述 , 并对伺服电机的发展前景 提出了展望。 关键词 : 伺服电机 ; 驱动器 ; 供求 ; 伺服控制技术 中图分类号 : T M 383. 4 ; TM 383 . 4+ 2 文献标识码 : A 文章编号 : 1004- 7018( 2009) 01- 0059- 03
永 磁 交 流 伺 服 电 机 国 内 外 市 场 概 况
[ 2]
1990 年以前, 国内伺服电机主要集中在机床和 国防军工业。 1990 年以后, 进口永磁交流伺服电机 系统逐步进入中国。 20 世纪末 , 国产交流伺服电机 及其全数字式伺服驱动器基本自主开发成功, 但由 于产业化滞后, 产品的应用还需依靠进口。 2003 年 7家国外伺服供应商瓜分了我国 83 % 的市场份额。 2005 年机械工业信息研究院产业与市场研究 所对 伺服电机的用户进行了调查。调查表明目前我国市 场上覆盖面最广的十个品牌, 他们分别是西门子、 三 菱、 安川、 兰州电机、 松下、 FANUC、 华中数控、 ABB、 和利时和 AB 。由于伺服电机在我国的品牌很分散, 因此各类品牌的覆盖面并不是很广。西门子和三菱 在 30 % 以上; 安川、 兰州电机、 松下、 FANUC、 华中数 控、 ABB 和和利时在 10 % ~ 20% 之间; AB 为 3 . 7 %; 其他品牌均在 3 % 以下
2009年第 1 期
T
黄伟忠 , 宋春华
1 2Baidu Nhomakorabea
综 述 echn ical review
永磁交流伺服电机国内外市场概况
( 1. 西华大学 , 四川成都 610039 ; 2. 西南交通大学 , 四川成都 610031) 摘 要 : 以高速度和高精度为基本特征的高速加工技术 及其它技术的发 展 , 促 进了伺服 电机和伺服 驱动器的发
Summ ary of Dom estic and InternationalM arket of Per m anentM agnet AC ServoM otor H UANG W ei- zhong , SONG Chun - hua (1 . X ihua U niversity , Chengdu 610039 , China; 2 . Southw est Jiaotong Un iv ersity, Chengdu 610031, Ch in a)
Abstract : D eve lopments o f rapid m ach ining based on high speed and high precision and other techno logy acce lera ted the step of servo m otor and servo driv er . The share of servo m otor and the c ircum stance of supp ly and dem and on dom estic w ere first ana lyzed . D ev elopment and app lica tion as we ll as the resea rch situation o f servo mo tor and servo control technology w ere summ ar ized. In the end, the deve lop ing prospect o f the servo m oto r w as g iven. K ey word s : servo m otor ; servo driv er ; supply and de m and; servo contro l techno logy
59
T
综 述 echnical review
2009年第 1 期
准确定位的全数字位置伺服系统。典型生产厂家如 德国西门子、 百格拉 , 美国科尔摩根和日本松下、 三 菱及安川等公司。下面来介绍他们的产品和规格。 [ 3] 1 . 1 . 1 日本安川电机的交流伺服电动机 日本安川电机制作所推出的小型交流伺服电动 机, 其中 D 系列适用于数控机床 (最高转速为 1 000 r/m in , 力矩为 0 . 25~ 2 . 8 N # m ) , R 系列适用于机 器人 ( 最高转速为 3 000 r /m in , 力矩为 0 . 016~ 0. 16 N # m ) , 之后又推出 M、 F、 S 、 H、 C、 G 六个系列。安 川系列的伺服电机的最高转速可达 5 000 r /m in ,力 矩 0 . 095 5~ 95 . 4 N # m, 瞬间最大转矩 0 . 286~ 221 N # m, 功率范围 0 . 03~ 15 k W, 可以采用最高 17 位 ( 32 768 脉冲 /转 )的增量式或绝对式编码器。重量 最小可达 0 . 3 kg , 最大可达 86 kg。 20 世纪 90 年代先后推出了新的 D 系列和 R 系 列。由旧系列矩形波驱动、 8051 单片机控制改为正 弦波驱动、 80C、 154CPU 和门阵列芯片控制, 力矩波 动由 24 % 降低到 7 % , 并提高了可靠性。这样, 只用 了几年时间形成了八个系列 ( 功率范围为 0 . 05~ 6 k W )较完整的体系 , 满足了工作机械、 搬运机构、 焊 接机械人、 装配 机器人、 电子部件、 加工机械、 印刷 机、 高速卷绕机、 绕线机等的不同需要。 1 . 1 . 2 三菱伺服电动机 ( HC - KFS、 HC - M FS 、 HC SFS、 H C - RFS 和 H C - UFS 系列 )
[ 1]
。
1 永磁交流伺服电机的发展情况
世界上最早的电机原型就是永磁电机, 只是当 时永磁材料性能不良 , 而被电磁式 电机占了主流。 铝镍钴永磁体的问世使永磁电机开始发展, 但由于 其价格比较高, 所以铝镍钴永磁电动机应用面并不 广。 20世纪 80 年代 出现钕铁硼永磁材料 , 除 了工
收稿日期 : 2008 - 04- 09
这些电机所用 的速度位置 检测器分 辨率: 131 072 脉冲 /转, 绝对、 增量方式共用, 17 位解码器 , 海 拔 1 000 m 下 , 都用 MR - J2S 系列的驱动器。伺服 电机的功率范围 0 . 05~ 7 . 0k W, 额定转矩范围 0. 16 ~ 33 . 4 N # m, 最大转矩范围 0 . 48~ 100 N # m, 重量 0 . 4~ 38 kg , 最大电流可以达到 84 A, 转速最高可达 4 500 r /m in, 重量 0. 7~ 11 kg 。 1 . 1 . 3 德国百格拉伺服电机 德国百格 拉公司生 产的 SER 系 列, 额定转 矩 01 6~ 10 . 8 N # m, 最大转矩 4 . 0~ 48 N # m。功率
[ 4]
电机内的温度检测器提供热保护。单圈或多圈 Sin Cos编码器 , 光轴或带键轴器。伺服电机装有高分 辨率接口绝对值编码器 S inC osH ip erface 单圈 ( 128 点 ) 或多圈 ( 128 点 # 4096 圈 ) , 保证轴的角位置精 度不小于 ? 1. 3 弧分。重量 0 . 8~ 33 kg , 功率 0 . 4~ 6k W, 供电从 100~ 480 V 不等。 1 . 1. 5 日本松下伺服电机 近年日本松下公司推出的全数字型 M I NAS 系 列交流伺服系统, 其中永磁交流伺服电动机有 MAMA 系列超小惯量型 , 功率 0 . 1~ 0 . 75 k W, 共 4 种规 格; 小惯量有 M SMD、 MQMA、 MS MA 三个系列 , 共 18 种规格, 功率从 0 . 05~ 5 k W; 中惯量型 有 MDMA、 MGMA、 M FMA 三个系列, 功率 0 . 75~ 4 . 5k W, 共 23 种规格; 大惯量有 MHMA、 MHM D 两个系列, 电动机 的功率范围 0 . 2~ 5 k W, 有 10种规格。额定转矩可 以 0 . 16~ 42. 9 N # m, 最大转矩 0 . 48~ 107 N # m, 额定转速 1 000~ 6 000 r/m in 。测速可用 17 位 ( 分 辨率 131 072) 7 线制增量式编码器 /绝 对式, 也可以 用 5 线增量式 , 2 500 p / r( 分辨率 10 000) 。重量 0 . 32~ 39 . 5 kg, 配套驱动器 M I NASA4 有 A、 B、 C、 D、 E、 F型 , 供电方式 100 V 和 200 V 两种系列, 可实现 位置、 速度和转 矩控制用 RS232 以 /RS485 通讯接 口, 可使用 7 线制绝对式编码器, 也可使用 5 线制增 量式编码器。 1 . 1. 6 其它公司的伺服电机 以生 产 机床 数 控 装 置而 闻 名 的 日 本法 奴 克 ( F anuc) 公司 , 在 20 世纪 80 年代中期也推出了 S 系 列 ( 13 个规格 )和 L 系列 ( 5 个规格 ) 的永磁交流伺 服电动机。 L 系列有较小的转动惯量和机械时间常 数, 适用于要求特别快速响应的位置伺服系统。日 本其他厂商, 例如 : 东芝精机 ( S M 系列 ) 、 大隈铁工 所 ( BL 系列 )、 三洋电气 ( BL 系列 )、 立石电机 ( S 系列 ) 等众多厂商也进入了永磁交流伺服系统的竞争行列。 德国力士 乐公司 ( Rexroth) 的 Indram at 分部的 MAC 系列交流伺服电动机共有 7 个机座号 92 个规 格。德国西门子 ( Siem ens) 公司的 I FT5 系列三相永 磁交流伺服电动机分为标准型和短型两大类 , 共 8 个机座号 98 种规格。据称该系列交流伺服电动机 与相同输出力矩的直流伺服电动机 I HU 系列相比, 重量只有后者的 1 / 2 , 配套的晶体管脉宽调制驱动 器 6SC61 系列 , 最多可供 6个轴的电动机控制。 美国著名的伺服装置生产公司 Gettys曾一度作 为 Gould 电子 公司 一个 分部 ( M o tio n Control D ivi sion) , 生产 M 600系列的交流伺服电动机和 A600 系 列的伺服驱动器。后合并到 AEG, 恢复了 Gettys名 称, 推出 A700 全数字化的交流伺服系统。美国 A [ 7]