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紧凑型永磁交流伺服电机及驱动器

技术简介

1、技术研发背景

       面对这全球工业大发展,自动化、智能化装备已经成为工业制造业的中坚力量,其动力源的永磁交流系统,是实现我国工业自动化的关键。国内伺服电机产品市场需求可以看到伺服电机系统向高效节能方向发展,向高速、高精、高性能化方向发展,向机电一体化方向发展,向专用电机方向发展,向轻型化方向发展等趋势。

2、技术突破

       研制中突破的关键技术主要包括:低转矩脉动电机制造技术、拼块式电机设计及制造技术、基于FPGA的电流环实现、在线参数子整定技术、高可靠性设计技术等。

3、实现的原理和途径

       永磁交流伺服系统结构包括永磁交流伺服电机及其驱动器两部分构成,由驱动器给电机提供电压,电机通过编码器对驱动器实现参数反馈,形成具有电流、速度与位置的三闭环控制系统,最终实现电机的无级平稳调速。



技术指标

       永磁交流伺服系统的技术参数包括电机与驱动器两方面,主要包括:

       电机方面:

性能

单位

1

2

3

4

5

额定输出功率

W

200

400

750

1000

1500

额定转矩

N·m

0.64

1.3

2.4

3.18

4.77

额定转速

r/min

3000

3000

3000

3000

3000


       驱动器方面:

●电源:AC200V~230V+10、-15%、50/±60Hz±3Hz

控制模式:位置、速度、转矩模式,可切换

位置指令:脉冲及CAN总线方式

速度指令:模拟、脉冲、RS422或CAN总线方式

转矩指令:模拟机CAN总线方式

伺服带宽:100Hz

输出接口:速度及转矩模拟输出,位置脉冲输出

报警记忆功能:根据报警顺序,自动记忆十组报警内容

系统保护功能:过流、过压、过载、编码器异常、CPU异常等


技术特点

       我单位研制的高性能永磁交流伺服系统具有输出力矩大、响应速度快、转矩脉动低、可靠性高等特点,在整机应用时更加能体现出其性能优势,与国内民用交流伺服系统相比较;

       1、外形尺寸方面,同机座号的交流伺服电机,出力相同情况下,体积更小,结构更紧凑;驱动器采用紧凑型结构,体积也小于同功能的国产民用驱动器;

       2、系统性能方面,我所交流伺服系统性能优势体现在输出力矩大、转矩脉动小、响应速度快、可靠性高等方面,以1500W永磁交流伺服电机为例,具体参数优势对比如下表。

       性能参数

性能参数

我所

国内民用

备注

槽满率

90%左右

70%左右

越高电流密度越大

转矩脉动

7-10%

5-6%

 


       3、可靠性方面,定子采用环氧浇注,各元器件的选择按照军品标准经过严格筛选。

       4、加工工艺方面,电机大部分工序均采用机器完成,实现半自动化作业。产品一致性好、可靠性高。

       本技术在生产加工方面,采用先进工艺流程,适合大批量生产,具有很大的产业化发展潜力,目前已经形成系列化产品,而且会进一步加大系列化覆盖范围,拓展功能接口,使本技术产品向合适民用市场推广方向发展。


预期效益

       永磁交流伺服系统通过军转民的应用,可推进我国制造业领域成套装备的发展,打破国外对我国制造领域核心技术的垄断,实现国民工业装备自主化研制目标。

       根据目前我所生产能力估计,可实现年产12000套的生产能力,年销售收入5000万元。

机器人行业将让成未来工业及民生的主要支柱性产业,作为动力源的永磁交流伺服系统,将成为关键部件的重中之重备受关注,其关键技术的突破与市场化模式的形成也将成为未来几十年内业内人士共同努力的目标。