伺服电机的发展历史

自1978年德国曼内斯曼力士乐公司Indramat分部在汉诺威交易会上正式推出MAC永磁交流伺服电机及驱动系统以来,这标志着这种新一代交流伺服技术进入了实用阶段。到了80年代中后期,所有公司都有了完整的系列产品。整个伺服市场已经转向交流系统。早期的模拟系统存在零点漂移、抗干扰、可靠性、准确性和灵活性等缺点,不能完全满足运动控制的要求。近年来,随着微处理器和新型数字信号处理器(DSP)的应用,出现了数字控制系统,控制部分可以完全由软件来进行,分别称为DC伺服系统和三相永磁交流伺服系统。

到目前为止,高性能的电动伺服系统大多采用永磁同步交流伺服电机,控制驱动器大多采用定位快速准确的全数字位置伺服系统。典型的制造商有西门子、科尔摩根、松下和安川。

日本安川电机公司推出的小型交流伺服电机及驱动器,其中D系列适用于数控机床(最高转速1000r/min,扭矩0.25 ~ 2.8 n.m),R系列适用于机器人(最高转速3000r/min,扭矩0.016 ~ 0.16 n)。然后介绍了M、F、S、H、C、G六个系列。90年代,推出了新的D系列和R系列。从老系列的矩形波驱动、8051单片机控制到正弦波驱动、80C、154CPU、门阵列芯片控制,转矩波动从24%降到7%,可靠性提高。这样,仅用了几年时间,就形成了八大系列(功率范围0.05 ~ 6 kW)相对完整的系统,满足了工作机械、搬运机构、焊接机器人、装配机器人、电子零件、加工机械、印刷机、高速收卷机、绕线机等不同需求。

以生产数控机床闻名的Fanuc也在80年代中期推出了S系列(13规格)和L系列(5种规格)永磁交流伺服电机。l系列转动惯量小,机械时间常数小,适用于要求响应特别快的位置伺服系统。

其他日本厂商,如三菱电机(HC-KFS、HC-MFS、HC-SFS、HC-RFS和HC-UFS系列)、东芝精机(SM系列)、小川奈那铁厂(BL系列)、三洋电机(BL系列)、立世电机(S系列)等众多厂商也纷纷进军永磁交流伺服。

德国力士乐Indramat部门的MAC系列交流伺服电机有7个机架号,92种规格。

德国西门子公司生产的IFT5系列三相永磁交流伺服电机分为标准型和短型两大类,共有8个帧数,98种规格。据称,该系列交流伺服电机与输出扭矩相同的IHU系列DC伺服电机相比,重量仅为后者的1/2,配套的晶体管脉宽调制驱动器6SC61系列最多可控制六轴电机。

德国博世公司生产SD系列铁氧体永磁体(17规格)和SE系列稀土永磁体(8种规格)交流伺服电机和Servodyn SM系列驱动控制器。

美国知名伺服器件制造商Gettys曾作为古尔德电子公司的运动控制部门生产过M600系列交流伺服电机和A600系列伺服驱动器。后来并入AEG,恢复了Gettys的名字,推出了A700全数字交流伺服系统。

美国A-B(ALLEN-BRADLEY)公司驱动部生产1326铁氧体永磁交流伺服电机和1391交流PWM伺服控制器。电机包括3个机座号和30种规格。

I.D.(Industrial Drives)是美国著名的科尔摩根公司的工业驱动分部。先后生产了BR-265,438+00、BR-365,438+00、BR-565,438+00三大系列465,438+0规格的无刷伺服电机和BDS3伺服驱动器。从1989开始,全新推出掺杂金线的永磁交流伺服电机系列,包括B(小惯量)、M(中惯量)、EB(防爆)三大类,五个基数10、20、40、60、80。支持驱动器有BDS4(模拟型)、BDS5(数字型,含位置控制)、Smart Drive(数字型),最大持续电流55A。金线系列代表了当代永磁交流伺服技术的最新水平。

爱尔兰内陆原来是科尔摩根在国外的分公司,现在并入了以生产DC伺服电机、DC力矩电机、伺服放大器闻名的AEG。生产BHT1100、2200、3300共17个规格的SmCo永磁交流伺服电机和8个控制器。

法国阿尔斯通集团在巴黎Parvex工厂生产14规格的LC系列(长型)和GC系列(短型)交流伺服电机,同时还生产AXODYN系列驱动器。

前苏联研制出数控机床和机器人伺服控制两大系列交流伺服电机。其中д by系列采用铁氧体永磁,有两个机座号,每个机座号有三个铁芯长度和两个绕组数据,共12规格,连续扭矩范围7 ~ 35 N.m..2дд2дBy系列采用稀土永磁,6个框数17规格,扭矩范围0.1 ~ 170 N.m,配套控制器为3 дб。

近年来,日本松下公司推出了MINAS系列全字体交流伺服系统。其中永磁交流伺服电机有惯性小的MSMA系列,功率从0.03到5 kW不等,共有18个规格。中惯量电机有三个系列,分别是MDMA、MGMA、MFMA,功率从0.75~4.5kW到4.5kW,23个规格。MHMA系列大惯量电机功率范围从0.5~5kW到5kW,共有7个规格。

韩国三星公司近年来开发的全数字永磁交流伺服电机及其驱动系统。其中FAGA交流伺服电机系列有CSM、CSMG、CSMZ、CSMD、CSMF、CSMS、CSMH、CSMN、CSMX,功率从15W到5KW不等。

目前常用综合指标(Powerrate)作为伺服电机的品质因数,来衡量和比较各种交流、DC伺服电机和步进电机的动态响应性能。功率变化率表示电机的连续(额定)转矩与转子惯性矩的比率。

根据功率变化率的计算和分析可以看出,永磁交流伺服电机的技术指标以美国I.D .的Goldline系列最好,其次是德国西门子的IFT5系列。