2013年机器人专用高精度交流伺服电机的市场情
况及趋势探讨
内容摘要：国产品牌包括华中数控、兰州电机、和时利电机、广州数控、南京苏强电机、深圳雷赛电机等。汇川技术、埃斯顿等国内运动控制厂商尚处于小批量试用阶段。
一、机器人专用化的伺服电机和驱动器的发展现状
机器人专用高精度交流伺服电机国外品牌占85%市场份额，目前欧系机器人的驱动部分主要由伦茨，Lust ，博世力士乐等公司提供，欧系电机及驱动部件过载能力，动态响应好，驱动器开放性强，且具有总线接口，但价格昂贵。而日系品牌工业机器人关键部件主要由安川、松下、三菱等公司提供，其价格相对降低，但动态响应能力较差，开放性较差，且大部分只具备模拟量和脉冲控制方式。2012 年，安川、ABB 等日本品牌占45% 份额，欧美品牌占30%份额，台湾和韩国占10%份额。
国内近年来也开展了大功率交流永磁同步电机及驱动部分基础研究和产业化，且具备了一点的生产能力，但其动态性能、开放性和可靠性还需要更多的实际机器人项目应用进行验证。国产品牌包括华中数控、兰州电机、和时利电机、广州数控、南京苏强电机、深圳雷赛电机等。汇川技术、埃斯顿等国内运动控制厂商尚处于小批量试用阶段。
二、机器人专用化的伺服电机和驱动器的发展趋势
机器人专用化的伺服电机和驱动器将成为发展趋势，即在普通通用伺服电机和驱动器的基础上，根据机器人的高速，重载，高精度等应用要求，增加驱动器和电机的瞬时过载能力，增加驱动器的动态响应能力，驱动增加相应的自定义算法接口单元，且采用通用的高速通讯总线作为通讯接口，摒弃原先的模拟量和脉冲方式，进一步提高控制品质（如安川，松下，伦茨等主流伺服厂商以将EtherCAt 总线作为下一代产品的总线标准）。同时，对于通用型的伺服驱动器删除冗余的通讯接口和功能模块，简化系统，提高系统可靠性，并进一步降低成本。
什么是伺服电机? 伺服电机:是在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补助马达间接变速装置。伺服电机是可以连续旋转的电-机械转换器。作为液压阀控制器的伺服电机,属于功率很小的微特电机,以永磁式直流伺服电机和并激式直流伺服电机最为常用。 伺服电机的作用:伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确。 伺服电机的分类:直流伺服电机和交流伺服电机。 直流伺服电机的输出转速与输入电压成正比,并能实现正反向速度控制。具有起动转矩大,调速范围宽,机械特性和调节特性的线性度好,控制方便等优点,但换向电刷的磨损和易产生火花会影响其使用寿命。近年来出现的无刷直流伺服电机避免了电刷摩擦和换向干扰,因此灵敏度高,死区小,噪声低,寿命长,对周围电子设备干扰小。 直流伺服电机的输出转速/输入电压的传递函数可近似视为一阶迟后环节,其机电时间常数一般大约在十几毫秒到几十毫秒之间。而某些低惯量直流伺服电机(如空心杯转子型、印刷绕组型、无槽型的时间常数仅为几毫秒到二十毫秒。 小功率规格的直流伺服电机的额定转速在3000r/min以上,甚至大于 10000r/min。因此作为液压阀的控制器需配用高速比的减速器。而直流力矩伺服电机(即低速直流伺服电机可在几十转/分的低速下,甚至在长期堵转的条件下工作,故可直接驱动被控件而不需减速 直流伺服电机分为有刷和无刷电机。 有刷电机成本低,结构简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护方便(换碳刷,产生电磁干扰,对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。
无刷电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定。控制复杂,容易实现智能化,其电子换相方式灵活,可以方波换相或正弦波换相。电机免维护,效率很高,运行温度低,电磁辐射很小,长寿命,可用于各种环境。 交流伺服电机也是无刷电机,分为同步和异步电机,目前运动控制中一般都用同步电机,它的功率范围大,可以做到很大的功率。大惯量,最高转动速度低,且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。 交流伺服电机的工作原理 伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数。 交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上有什么区别? 交流伺服要好一些,因为是正弦波控制,转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单,便宜。 永磁交流伺服电动机 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和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向,使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。90年代以后,世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较,主要优点有: ⑴无电刷和换向器,因此工作可靠,对维护和保养要求低。 ⑵定子绕组散热比较方便。
附录 ■容量选择计算■电脑编程器■参数表
附 附录 容量选择计算 (1) 机械系统的种类 用可变速电机驱动的机械系统，一般有以下几类。 机构特点 滚珠丝杠(直接连接) 用于距离较短的高精度定位。 电机和滚珠丝杠只用联轴节连接，没有间隙。 滚珠丝杠(减速) 选择减速比，可加大向机械系统传递的转矩。 由于产生齿轮侧隙，需要采取补偿措施。 齿条和小齿轮 用于距离较长的(台车驱动等)定位。小齿轮转 动一圈包含了π值，因此需要修正。 同步皮带(传送带) 与链条比较，形态上的自由度变大。 主要用于轻载。皮带轮转动一圈的移动量中包含π 值，因此需要修正。 将伺服系统用于机械系统中时，请注意以下各点。 ①减速比 为了有效利用伺服电机的功率，应在接近电机的额定速度(最高旋转速度)数值的范围使用。在最高旋 转速度下连续输出转矩，还是比额定转矩小。 ②预压转矩 对丝杠加预压力，刚性增强，负载转矩值增大。 由预压产生的摩擦转矩，请参照滚珠丝杠规格书。 ③保持转矩 升降机械在停止时，伺服电机继续输出保持力。 在时间充裕的场合，建议使用保持制动。
附-2
附录附 机构特点 链条驱动 多用于输送线上。必须考虑链条本身的伸长并采取相应的措施。在减速 比比较大的状态下使用，机械系统的移动速度小。 进料辊 将板带上的材料夹入辊间送出。 由于未严密确定辊子直径，在尺寸长的物件上将产生误差，需进行π补 偿。 如果急剧加速，将产生打滑，送出量不足。 转盘分度 转盘的惯性矩大，需要设定足够的减速比。 转盘的转速低，多使用蜗轮蜗杆。 主轴驱动 在卷绕线材时，由于惯性矩大，需要设定够的减速比。 在等圆周速度控制中，必须把周边机械考虑进来研究。
西门子伺服电机选择手册，SINAMICS S120是一种集V/F、矢量控制和伺服控制于一体的新型驱动控制系统。普通异步电动机不能控制转矩，也不能控制三相异步电动机。 S120系列驱动与伺服电机选型手册第1部分：典型结构的多轴驱动控制单元电机模块与通用直流母线电源模块。带起动机（或scout）和SIMATIC manager软件或s7-300400的书本式柜式PC典型配置图，SIMOTION O/D/P 24 V DL说明：1：主控制模块cu320 2：电源模块SIM 或ALM+24 V电源3：单轴电机模块4：两轴电机模块234电源线终端模块驱动Cliq编码器反馈信号线选项板电抗器功率滤波器传感器模块无编码器电机运动控制，带drivc Cliq接口西门子（中国）自动化传动集团有限公司生产机械SINAMICS S120系列，选自《S120驱动与伺服电机选型手册》第1章多轴传动概述。Sinamics120是一种集V/F、矢量控制和伺服控制于一体的新型驱动控制系统。它不仅可以控制普通的三相异步电动机，还可以控制步进电动机、转矩电动机和直线电动机。其强大的定位功能将实现进给轴的绝对和相对定位。2007年6月发布的DCC（drive control chart）功能将实现逻辑、计算和简单处理功能。SINAMICS S120产品包括：用于普通直流母线的DCAC逆变器和用于单轴的ACAC逆变器。具有公共直流母
线的DC/AC逆变器也称为多轴驱动。它的结构是电源模块和机器模块分开。电源模块将三个交流电整流成540V或600DC，并将电机模块（一个或多个）连接到直流母线。特别适用于多轴控制，特别适用于造纸、包装、纺织、印刷、钢铁等行业。优点是电机轴间能量共享，接线方便简单●单轴控制交流变频器，俗称单轴交流传动，其结构是功率模块和电机模块的组合，特别适合单轴速度和定位控制。本书第一部分包括第1至4章，主要介绍多轴交流传动。第二部分包括第五章至第八章，主要介绍单轴交流传动。第三部分包括第九章，主要介绍电机电缆和信号电缆。第四部分包括第10章，介绍了同步和异步伺服电机的指令数据。第五部分，包括第11章，简要介绍了运动控制系统的指令数据。这本书中的技术资料基本上是英文的。详情请参阅英文原文。西门子（中国）有限公司自动化与传动集团运动控制部生产的机械系列S120系列，源自《S120驱动与伺服电机选型手册》第二章。功率模块是我们通常所说的整流器或整流器/反馈单元。它将三相交流电整流成直流电，并为每个抑制模块（通常称为逆变器）供电。具有反馈功能的模块还可以向电网提供直流电。根据是否有反馈功能和反馈方式，将功率模块分为以下三类：基本线路模块：整流单元，但无反馈功能。智
Type U301.20.30.94Nm 1.18Nm 2000Rpm 2500Rpm 0.45A 0.57A 0.20Kw 2.30Nm/A 139V/Krpm 133Hz 118.34Ohm 120.80mH -V 370V 0.13mkgm2 2.2kg 2.9kg U301.60.30.95Nm 1.39Nm 6000Rpm 7400Rpm 1.30A 2.00A 0.60Kw 0.48Nm/A 29V/Krpm 400Hz 10.17Ohm 14.53mH -V 372V 0.13mkgm2 2.2kg 2.9kg U302.20.3 2.00Nm 2.48Nm 2000Rpm 2500Rpm 0.98A 1.19A 0.42Kw 2.30Nm/A 139V/Krpm 133Hz 41.30Ohm 59.20mH -V 371V 0.194mkgm2 2.7kg 3.4kg U302.50.3 2.00Nm 2.60Nm 5000Rpm 6000Rpm 2.00A 2.60A 1.05Kw 1.09Nm/A 66V/Krpm 333Hz 8.51Ohm 14.55mH -V 333V 0.194mkgm2 2.7kg 3.4kg U304.10.3 3.90Nm 3.95Nm 1000Rpm 1500Rpm 1.00A 1.10A 0.41Kw 3.95Nm/A 239V/Krpm 67Hz 87.44Ohm 120.36mH -V 380V 0.156mkgm2 4.5kg 5.2kg U304.20.3 4.18Nm 4.91Nm 2000Rpm 2500Rpm 2.00A 2.36A 0.88Kw 2.29Nm/A 139V/Krpm 133Hz 15.85Ohm 29.58mH -V 371V 0.156mkgm2 4.5kg 5.2kg U304.50.2 3.95Nm 4.00Nm 5000Rpm 7500Rpm 10.00A 10.00A 2.07Kw 0.43Nm/A 26V/Krpm 333Hz 0.48Ohm 1.40mH 201V -V 0.156mkgm2 4.5kg 5.2kg U304.50.3 3.95Nm 4.00Nm 5000Rpm 7500Rpm 5.50A 6.10A 2.07Kw 0.73Nm/A 44V/Krpm 333Hz 1.40Ohm 4.10mH -V 344V 0.156mkgm2 4.5kg 5.2kg U503.20.3 3.80Nm 4.42Nm 2000Rpm 2628Rpm 1.65A 1.80A 0.80Kw 2.28Nm/A 138V/Krpm 133Hz 16.88Ohm 63.67mH -V 338V 0.97mkgm2 4.8kg 5.8kg U503.30.3 3.00Nm 3.50Nm 3000Rpm 3200Rpm 2.20A 2.56A 0.94Kw 1.36Nm/A 82V/Krpm 200Hz 7.01Ohm 31.60mH -V 374V 0.97mkgm2 4.8kg 5.8kg U503.40.3 2.80Nm 3.50Nm 4000Rpm 6000Rpm 3.20A 4.30A 1.17Kw 0.93Nm/A 56V/Krpm 267Hz 3.30Ohm 9.00mH -V 375V 0.97mkgm2 4.8kg 5.8kg U503.50.3 2.00Nm 3.50Nm 5000Rpm 5200Rpm 2.20A 3.80A 1.05Kw 1.00Nm/A 61V/Krpm 333Hz 3.14Ohm 14.30mH -V 376V 0.97mkgm2 4.8kg 5.8kg U505.20.3 5.08Nm 5.30Nm 1500Rpm 2244Rpm 2.00A 2.10A 0.80Kw 2.71Nm/A 164V/Krpm 133Hz 13.96Ohm 56.43mH -V 295V 1.13mkgm2 5.7kg 6.7kg U505.30.2 3.50Nm 5.00Nm 3000Rpm 4000Rpm 6.00A 7.00A 1.10Kw 0.65Nm/A 39V/Krpm 200Hz 0.97Ohm 2.94mH 170V -V 1.13mkgm2 5.7kg 6.7kg U505.40.3 4.00Nm 5.52Nm 4000Rpm 4800Rpm 4.20A 4.30A 1.68Kw 1.36Nm/A 82V/Krpm 267Hz 3.65Ohm 14.05mH -V 372V 1.13mkgm2 5.7kg 6.7kg U506.20.3 6.44Nm 7.34Nm 2000Rpm 2568Rpm 2.90A 3.30A 1.35Kw 2.32Nm/A 141V/Krpm 133Hz 6.92Ohm 31.04mH -V 322V 1.13mkgm2 6.8kg 7.8kg U506.20.2 5.70Nm 7.62Nm 2000Rpm 2500Rpm 4.40A 5.87A 1.19Kw 1.36Nm/A 82V/Krpm 133Hz 2.12Ohm 9.68mH 180V -V 1.13mkgm2 6.8kg 7.8kg U506.30.3 5.50Nm 6.63Nm 3000Rpm 3200Rpm 3.53A 4.24A 1.73Kw 1.56Nm/A 94V/Krpm 200Hz 3.37Ohm 20.60mH -V 349V 1.13mkgm2 6.8kg 7.8kg U506.30.2 5.80Nm 7.62Nm 3000Rpm 4000Rpm 8.53A 13.96A 1.82Kw 0.68Nm/A 41V/Krpm 200Hz 0.65Ohm 2.42mH 175V -V 1.13mkgm2 6.8kg 7.8kg U506.40.3 4.50Nm 5.87Nm 4000Rpm 5000Rpm 3.20A 4.80A 1.88Kw 1.29Nm/A 78V/Krpm 267Hz 2.25Ohm 9.79mH -V 375V 1.13mkgm2 6.8kg 7.8kg U509.30.2 6.60Nm 9.20Nm 3000Rpm 4000Rpm 8.50A 12.40A 2.07Kw 0.85Nm/A 51V/Krpm 200Hz 0.54Ohm 2.03mH 211V -V 1.33mkgm28.8kg 9.8kg U509.20.39.16Nm 10.40Nm 2000Rpm 2378Rpm 3.70A 4.05A 1.92Kw 2.55Nm/A 154V/Krpm 133Hz 4.83Ohm 25.77mH -V 346V 1.33mkgm28.8kg 9.8kg U509.40.3 6.00Nm 9.98Nm 4000Rpm 4200Rpm 4.00A 8.00A 2.51Kw 1.28Nm/A 77V/Krpm 267Hz 1.12Ohm 7.74mH -V 378V 1.33mkgm28.8kg 9.8kg U512.20.311.24Nm 13.18Nm 2000Rpm 2473Rpm 4.80A 5.50A 2.35Kw 2.52Nm/A 153V/Krpm 133Hz 2.97Ohm 17.29mH -V 334V 1.42mkgm210.8kg 11.8kg U512.40.3 6.00Nm 12.84Nm 2500Rpm 4500Rpm 5.00A 11.00A 1.57Kw 1.22Nm/A 74V/Krpm 267Hz 0.80Ohm 5.27mH -V 378V 1.42mkgm210.8kg 11.8kg U710.10.3 6.40Nm 7.80Nm 1000Rpm 1500Rpm 1.50A 1.90A 0.67Kw 4.33Nm/A 262.08V/Krpm 67Hz 18.90Ohm 90.20mH -V 373V 0.73mkgm28.5kg 11.5kg U710.40.39.60Nm 10.50Nm 4000Rpm 4100Rpm 6.70A 6.70A 4.02Kw 1.58Nm/A 95.63V/Krpm 267Hz 1.99Ohm 10.73mH -V 391V 0.73mkgm28.5kg 11.5kg U710.50.3 5.89Nm 8.98Nm 5175Rpm 5300Rpm 5.35A 8.60A 3.19Kw 1.10Nm/A 66.58V/Krpm 333Hz 1.03Ohm 8.10mH -V 375V 0.73mkgm28.5kg 11.5kg U715.35.312.35Nm 12.74Nm 3500Rpm 5000Rpm 7.10A 7.70A 4.53Kw 1.74Nm/A 105.32V/Krpm 233Hz 1.38Ohm 12.08mH -V 394V 1.0mkgm210.2kg 13.2kg U715.50.2 6.00Nm 12.00Nm 4500Rpm 5000Rpm 10.00A 21.60A 2.83Kw 0.62Nm/A 37.53V/Krpm 333Hz 0.14Ohm 1.53mH 174V -V 1.0mkgm210.2kg 13.2kg U720.05.316.80Nm 18.40Nm 500Rpm 800Rpm 2.00A 2.20A 0.88Kw 9.20Nm/A 556.85V/Krpm 33Hz 26.90Ohm 193.60mH -V 330V 1.3mkgm211.9kg 14.9kg U720.15.317.00Nm 19.00Nm 1500Rpm 1800Rpm 5.73A 6.44A 2.67Kw 3.29Nm/A 199.13V/Krpm 100Hz 2.88Ohm 31.24mH -V 371V 1.3mkgm211.9kg 14.9kg U720.20.311.70Nm 16.00Nm 2000Rpm 2500Rpm 5.09A 6.61A 2.45Kw 2.53Nm/A 153.13V/Krpm 133Hz 2.33Ohm 14.88mH -V 322V 1.3mkgm211.9kg 14.9kg U720.30.216.00Nm 19.00Nm 3000Rpm 4000Rpm 16.50A 20.67A 5.03Kw 0.99Nm/A 59.92V/Krpm 200Hz 0.36Ohm 3.96mH 204V -V 1.3mkgm211.9kg 14.9kg U720.30.316.80Nm 16.80Nm 3000Rpm 3700Rpm 11.80A 11.80A 5.28Kw 1.59Nm/A 95.94V/Krpm 200Hz 0.67Ohm 5.70mH -V 291V 1.3mkgm211.9kg 14.9kg U720.40.312.40Nm 17.79Nm 4000Rpm 4800Rpm 10.50A 15.19A 5.19Kw 1.28Nm/A 77.47V/Krpm 267Hz 0.55Ohm 3.90mH -V 319V 1.3mkgm213.6kg 16.6kg U725.50.214.00Nm 23.16Nm 4500Rpm 5000Rpm 20.00A 37.95A 6.60Kw 0.67Nm/A 40.55V/Krpm 333Hz 0.08Ohm 1.03mH 176V -V 1.6mkgm213.6kg 16.6kg U730.15.322.00Nm 23.80Nm 1500Rpm 2000Rpm 7.50A 8.00A 3.46Kw 3.22Nm/A 194.90V/Krpm 100Hz 2.00Ohm 20.06mH -V 317V 1.9mkgm215.2kg 18.2kg U730.20.322.00Nm 23.00Nm 2000Rpm 2150Rpm 8.50A 9.70A 4.61Kw 2.65Nm/A 160.40V/Krpm 133Hz 2.00Ohm 23.20mH -V 345V 1.9mkgm215.2kg 18.2kg U730.30.316.90Nm 26.60Nm 3000Rpm 3200Rpm 11.60A 18.90A 5.31Kw 1.52Nm/A 92.00V/Krpm 200Hz 0.38Ohm 3.50mH -V 287V 1.9mkgm215.2kg 18.2kg U740.05.324.00Nm 42.00Nm 500Rpm 800Rpm 2.50A 5.23A 1.26Kw 9.00Nm/A 544.74V/Krpm 33Hz 10.30Ohm 96.50mH -V 314V 2.4mkgm218.5kg 21.5kg U740.20.324.00Nm 34.00Nm 2000Rpm 2180Rpm 7.08A 13.48A 5.03Kw 2.72Nm/A 164.63V/Krpm 133Hz 0.80Ohm 8.04mH -V 327V 2.4mkgm218.5kg 21.5kg U740.30.321.80Nm 33.00Nm 3000Rpm 3200Rpm 14.00A 21.70A 6.85Kw 1.63Nm/A 98.66V/Krpm 200Hz 0.29Ohm 3.00mH -V 304V 2.4mkgm218.5kg 21.5kg We reserve the right to make technical changes. ULTRACT III Stand-still Weight (without Nominal Inductance Max Nominal Torque power Frequency Constant still speed torque brake)phase Weight (with brake)current Winding Stand-Back EMF between Nominal torque Nominal current Nominal speed Winding Resistance Rotor Inertia 400VAC Nominal Voltage (Supply Voltage)230VAC
安川伺服驱动器参数表 安川伺服驱动器和凯恩帝数控系统相配时，只需设定以下参数(见参数表);其余参数,一般情况下,不用修改。 安川伺服驱动器和凯恩帝数控系统相配时，只需设定以下参数(见参数表);其余参数,一般情况下,不用修改。 Pn000 功能选择n.0010(设定值) 第0位：设定电机旋转方向;设“1”改变电机旋转反向。第1位：设定控制方式为:“1”位置控制方式。 Pn200 指令脉冲输入方式功能选择n.0101(设定值)“1”正反双路脉冲指令(正逻辑电平)(设定从控制器送给驱动器的指令脉冲的类型) Pn202 电子齿轮比(分子)Pn203 电子齿轮比(分母)根据不同螺距的丝杆与带轮比计算确定，计算方法如下： Pn202/Pn203=编码器条纹数(32768)X4 / 丝杠螺距×带轮比×1000 参数设置范围: 1/100≤分子/分母≤100 注：1. KND 系统内的电子齿轮比需设置为：CMR/CMD=1：1 (确保0.001 的分辨率)；2. 如果是数控车床,X 轴用直径编程,则以上计算公式中,分母还应乘以2，即：丝杠螺距×带轮比×1000×2。 Pn50A 功能选择n.8100(设定值) 1-使用/S-ON 信号(伺服启动信号)。4-伺服驱动器上,“正向超程功能无效”。 Pn50B 功能选择n.6548(设定值) 1-伺服驱动器上,“负向超程功能无效”。 Pn50E 功能选择n.0000(设定值)配KND 系统时,设置为“0000”，详细见安川手册 Pn50F 功能选择n.0200(设定值)3-伺服驱动器上,CN1 插头的27 和28 脚用作控制刹车用的24V 中间继电器的控制信号/BK。(注：当电机带刹车时需设置) Pn506 伺服关时，在电机停止情况下，刹车延时时间根据具体要求设定注:设定单位以“10ms”为单位。出厂时设为“0”。（当电机带刹车时需设置） Pn507 伺服关时，电机在转动情况下，刹车开始参数根据具体要求设定 注：电机在转动情况下，伺服关断时，当电机低于此参数设定的转速时，电机刹车才开始动作。设定单位以“转”为单位。出厂时设为“100”。（Pn507 和Pn508 满足一个条件，刹车就开始动作） Pn508 伺服关时，电机在转动情况下，刹车延时时间根据具体要求设定 注：电机在转动情况下，伺服关断时，延时此参数设定的时间后半部，电机刹车才开始动作。设定单位以“10ms”为单位。出厂时设为
伺服驱动器参数设置方法 在自动化设备中，经常用到伺服电机，特别是位置控制，大部分品牌的伺服电机都有位置控制功能，通过控制器发出脉冲来控制伺服电机运行，脉冲数对应转的角度，脉冲频率对应速度（与电子齿轮设定有关），当一个新的系统，参数不能工作时，首先设定位置增益，确保电机无噪音情况下，尽量设大些，转动惯量比也非常重要，可通过自学习设定的数来参考，然后设定速度增益和速度积分时间，确保在低速运行时连续，位置精度受控即可。 1.位置比例增益：设定位置环调节器的比例增益。设置值越大，增益越高，刚度越大，相同频率指令脉冲条件下，位置滞后量越小。但数值太大可能会引起振荡或超调。参数数值由具体的伺服系统型号和负载情况确定。 2.位置前馈增益：设定位置环的前馈增益。设定值越大时，表示在任何频率的指令脉冲下，位置滞后量越小位置环的前馈增益大，控制系统的高速响应特性提高，但会使系统的位置不稳定，容易产生振荡。不需要很高的响应特性时，本参数通常设为0表示范围：0~100% 3.速度比例增益：设定速度调节器的比例增益。设置值越大，增益越高，刚度越大。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载值情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较大的值。 4.速度积分时间常数：设定速度调节器的积分时间常数。设置值越小，积分速度越快。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较小的值。 5.速度反馈滤波因子：设定速度反馈低通滤波器特性。数值越大，截止频率越低，电机产生的噪音越小。如果负载惯量很大，可以适当减小设定值。数值太大，造成响应变慢，可能会引起振荡。数值越小，截止频率越高，速度反馈响应越快。如果需要较高的速度响应，可以适当减小设定值。 6.最大输出转矩设置：设置伺服驱动器的内部转矩限制值。设置值是额定转矩的百分比，任何时候，这个限制都有效定位完成范围设定位置控制方式下定位完成脉冲范围。本参数提供了位置控制方式下驱动器判断是否完成定位的依据，当位置偏差计数器内的剩余脉冲数小于或等于本参数设定值时，驱动器认为定位已完成，到位开关信号为 ON，否则为OFF。 在位置控制方式时，输出位置定位完成信号，加减速时间常数设置值是表示电机从0~2000r/min的加速时间或从2000~0r/min的减速时间。加减速特性是线性的到达速度范围设置到达速度在非位置控制方式下，如果伺服电机速度超过本设定值，则速度到达开关信号为ON，否则为OFF。在位置控制方式下，不用此参数。与旋转方向无关。7.手动调整增益参数 调整速度比例增益KVP值。当伺服系统安装完后，必须调整参数，使系统稳定旋转。首先调整速度比例增益KVP值．调整之前必须把积分增益KVI及微分增益KVD调整至零，然后将KVP值渐渐加大；同时观察伺服电机停止时足否产生振荡，并且以手动方式调整KVP参数，观察旋转速度是否明显忽快忽慢．KVP值加大到产生以上现象时，必须将KVP 值往回调小，使振荡消除、旋转速度稳定。此时的KVP值即初步确定的参数值。如有必要，经KⅥ和KVD调整后，可再作反复修正以达到理想值。 调整积分增益KⅥ值。将积分增益KVI值渐渐加大，使积分效应渐渐产生。由前述对积分控制的介绍可看出，KVP值配合积分效应增加到临界值后将产生振荡而不稳定，如同KVP值一样，将KVI值往回调小，使振荡消除、旋转速度稳定。此时的KVI值即初步确定的参数值。
ST系列交流伺服电机型号编号说明 1: 表示电机外径,单位:mm。 2：表示电机是正弦波驱动的永磁同步交流伺服电机。 3：表示电机安装的反馈元件，M—光电编码器，X—旋转变压器。 4：表示电机零速转矩，其值为三位数×，单位：Nm。 5：表示电机额定转速，其值为二位数×100，单位：rpm。 6：表示电机适配的驱动器工作电压，L—AC220V，H—AC380V。 7：表示反馈元件的规格，F—复合式增量光电编码器（2500 C/T），R—1对极旋转变压器。 8：表示电机类型，B—基本型。 9：表示电机安装了失电制动器。 SD系列交流伺服驱动器型号编号说明 1：表示采用空间矢量调制方式（SVPWM）的交流伺服驱动器 2：表示IPM模块的额定电流（15/20/30/50/75A） 3：表示功能代码（M：数字量与模拟量兼容） ●交流伺服电机与伺服驱动器适配表 ST系列电机主要参数 适配驱动器 ST系列电机ST系列电机 电机型号额定转矩: 额定转速 额定功率外形尺寸零售价(元) 110ST-M02030 2 Nm3000rpm SD15M SD20MN SD30MN SD50MN SD75MN 】 110×110×158 1500 110ST-M04030 4 Nm3000rpm110×110×1851700 110ST-M05030@ 5 Nm 3000rpm110×110×2001800 110ST-M06020 6 Nm2000rpm110×110×2171900 110ST-M06030 6 Nm3000rpm110×110×2171900 & 130ST-M04025 4 Nm2500rpm130×130×1631800 130ST-M0502 5 5 Nm2500rpm< 130×130×1712100 130ST-M06025 6 Nm2500rpm130×130×181( 2400
伺服电机原理及选型规则
2011-8-4 8:00:00 来源：
［摘要］：是在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装 置。伺服电机是可以连续旋转的电－机械转换器。作为液压阀控制器的伺服电机，属 于功率很小的微特电机，以永磁式直流伺服电机和并激式直流伺服电机最为常用。 ［关键词］：伺服系统 发动机 马达 变速装置 伺服电机 什么是伺服电机？ 伺服电机：是在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装 置。伺服电机是可以连续旋转的电－机械转换器。作为液压阀控制器的伺服电机，属 于功率很小的微特电机，以永磁式直流伺服电机和并激式直流伺服电机最为常用。 伺服电机的作用：伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确。 伺服电机的分类：直流伺服电机和交流伺服电机。 直流伺服电机的输出转速与输入电压成正比，并能实现正反向速度控制。具有起动转 矩大，调速范围宽，机械特性和调节特性的线性度好，控制方便等优点，但换向电刷 的磨损和易产生火花会影响其使用寿命。 近年来出现的无刷直流伺服电机避免了电刷 摩擦和换向干扰， 因此灵敏度高， 死区小， 噪声低， 寿命长， 对周围电子设备干扰小。 直流伺服电机的输出转速/输入电压的传递函数可近似视为一阶迟后环节，其机 电时间常数一般大约在十几毫秒到几十毫秒之间。而某些低惯量直流伺服电机（如空 心杯转子型、印刷绕组型、无槽型）的时间常数仅为几毫秒到二十毫秒。 小功率规格的直流伺服电机的额定转速在 3000r/min 以上，甚至大于 10000r/min。因此作为液压阀的控制器需配用高速比的减速器。而直流力矩伺服电机 （即低速直流伺服电机）可在几十转/分的低速下，甚至在长期堵转的条件下工作， 故可直接驱动被控件而不需减速。 直流伺服电机分为有刷和无刷电机。 有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护， 但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感 的普通工业和民用场合。 无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩 稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换 相。 电机免维护， 效率很高， 运行温度低， 电磁辐射很小， 长寿命， 可用于各种环境。 交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同 步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着 功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。 交流伺服电机的工作原理 伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的 U/V/W 三相电形成电磁场，转子 在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈 值与目标值进行比较， 调整转子转动的角度。 伺服电机的精度决定于编码器的精度 （线
伺服驱动器原理应用及选型 伺服驱动器简介伺服驱动器（servo drives）又称为伺服控制器、伺服放大器，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。 伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分，被广泛应用于工业机器人及数控加工中心等自动化设备中。尤其是应用于控制交流永磁同步电机的伺服驱动器已经成为国内外研究热点。当前交流伺服驱动器设计中普遍采用基于矢量控制的电流、速度、位置3闭环控制算法。该算法中速度闭环设计合理与否，对于整个伺服控制系统，特别是速度控制性能的发挥起到关键作用。 在伺服驱动器速度闭环中，电机转子实时速度测量精度对于改善速度环的转速控制动静态特性至关重要。为寻求测量精度与系统成本的平衡，一般采用增量式光电编码器作为测速传感器，与其对应的常用测速方法为M/T测速法。M/T测速法虽然具有一定的测量精度和较宽的测量范围，但这种方法有其固有的缺陷，主要包括： 1）测速周期内必须检测到至少一个完整的码盘脉冲，限制了最低可测转速； 2）用于测速的2个控制系统定时器开关难以严格保持同步，在速度变化较大的测量场合中无法保证测速精度。因此应用该测速法的传统速度环设计方案难以提高伺服驱动器速度跟随与控制性能。 伺服驱动器原理伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化；功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路，IPM内部集成了驱动电路，同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路，在主回路中还加入了软启动电路，以减小启动过程对驱动器的冲击。
中科伺服产品选型 永磁同步伺服驱动器系列 中科型号峰值电流（A）电压（V）功率（w）适配电机（W）外形尺寸（mm）控制模式S300012.6AC22030001000~3000200×146×80位置S15007.0AC2201500400~1500178×108×68位置S75030DC4875050~750150×97×52位置S40015DC2440050~400118×76×36位置、速度、力矩 永磁同步伺服电机系列 型号法兰（mm）电机功率(W)额定转速(r/min)额定转矩（N.m）额定电流(A) SM-40-50-0.16405030000.160.7A SM-40-100-0.324010030000.320.6A SM-60-200-0.646020030000.64 1.9A SM-60-400-1.28604003000 1.28 2.7A SM-60-600-1.91606003000 1.91 4.9A SM-80-750-2.4807503000 2.40 3.8A SM-90-750-2.4907503000 2.40 4.0A SM-80-1000-3.28010003000 3.20 4.2A SM-130-1000-4130100025004 4.0A SM-130-1300-5130130025005 5.0A SM-130-1500-6130150025006 6.0A SM-130-2000-7.7130200025007.77.7A SM-130-1600-7.7130160020007.7 6.0A SM-130-2500-1013025002500109.6A SM-130-1500-1013015002000107.5A SM-130-1000-101301000150010 6.0A SM-130-3800-15130380025001514.5A SM-130-2500-1513025001000159.5A SM-130-1500-151301500100015 6.0A
伺服驱动器8大参数设置 摘要：在自动化设备中，经常用到伺服电机，特别是位置控制，大部 分品牌的伺服电机都有位置控制功能，通过控制器发出脉冲来控制伺服电 机运行，脉冲数对应转的角度，脉冲频率对应速度（与电子齿轮设定有关），当一个新的系统，参数不能工作时，首先设定位置增益，确保电机无噪音 情况下，尽量设大些，转动惯量比也非常重要，可通过自学习设定的数来 参考。然后设定速度增益和速度积分时间，确保在低速运行时连续，位置 精度受控即可。并给出故障排查技巧。 一、伺服驱动器的8大参数设置： （1）位置比例增益 设定位置环调节器的比例增益。设置值越大，增益越高，刚度越大，相同频率指令脉冲条件下，位置滞后量越小。但数值太大可能会引起振荡或超调。参数数值由具 体的伺服系统型号和负载情况确定。 （2）位置前馈增益 设定位置环的前馈增益。设定值越大时，表示在任何频率的指令脉冲下，位置滞后量越小位置环的前馈增益大，控制系统的高速响应特性提高，但会使系统的位置不 稳定，容易产生振荡。不需要很高的响应特性时，本参数通常设为0表示范围：0~100% （3）速度比例增益 设定速度调节器的比例增益。设置值越大，增益越高，刚度越大。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载值情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越 大。在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较大的值。 （4）速度积分常数 设定速度调节器的积分时间常数。设置值越小，积分速度越快。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。 在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较小的值。 （5）速度反馈滤波因子 设定速度反馈低通滤波器特性。数值越大，截止频率越低，电机产生的噪音越小。 如果负载惯量很大，可以适当减小设定值。数值太大，造成响应变慢，可能会引起振 荡。数值越小，截止频率越高，速度反馈响应越快。如果需要较高的速度响应，可以 适当减小设定值。 （6）最大输出转矩设置 设置伺服驱动器的内部转矩限制值。设置值是额定转矩的百分比，任何时候，这 个限制都有效定位完成范围设定位置控制方式下定位完成脉冲范围。本参数提供了位 置控制方式下驱动器判断是否完成定位的依据，当位置偏差计数器内的剩余脉冲数小 于或等于本参数设定值时，驱动器认为定位已完成，到位开关信号为 ON，否则为 OFF。
博美德乮广州乯数控设备有限公司联系人丗付先生电话丗134******** BONMET SA Smart & Accurate BONMET SERVO SYSTEM 性能卓越●多合一控制方式 利用参数切换可分别使用:①位置控制;②速 度控制;③转矩控制;④JOG控制;⑤点对点 控制。 ●单轴定位功能
SA系列伺服驱动器内置了16节点的单轴定位功能,用户可以通过伺服驱动器的RS-232通 讯接口直接与触摸屏连接,从而省却了中间的PLC单元。 ●伺服系统分析功能 博美德伺服驱动器专用计算机软件Servofly,能对所有参数进行编辑、传送、比 较以及初始化,监控所有信号、报警、系统状态等,功能强大,操作便捷。 种类齐全●与机器匹配的伺服电机种类齐全 博美德伺服电机现在拥有27种不同型号,适 用面广泛,并且我们仍在不断开发新型产品。 ●多种配套类型伺服驱动器 博美德伺服驱动器拥有SA系列和SL系列2 个系列,现已涵盖0.4KW至5.5KW的多种类型驱动器,广泛运用于各种工业环境。 质量保证●伺服电机 选用高工作温度、高磁能积优质的永磁材料做成,使用优化的电磁参数设计,电机长期运行
时仍能保持优良的工作状态,IP65的防护等 级,特别适用于工业环境。 ●伺服驱动器 采用德国进口模块,专业的系统设计,先进的 PID控制算法,能与电机参数实现无缝联接, 使产品性能达到最佳效果。●控制软件 ●型号说明 ●适配类型 ●SM系列伺服电机●ML系列一体机 ●伺服驱动器规格●伺服驱动器连接图●伺服产品选件Contents ● 控制软件—Servofly Servofly 是Bonmet Motion GmbH 独立研 发的 SA
大豪伺服参数调整简易说明 参数调整前请参考阅读《大豪伺服高速机调试操作手册》，以便于熟悉操作。大豪伺服框架主要针对各个针长进行控制，因此驱动器中对应有相关参数，详见 许则升级成最新的主控程序和驱动器程序 一、确认XY通讯地址（需重新上电才能生效） 大豪伺服框架采用通信方式进行指令控制，因此务必把XY轴对应的驱动器地址设对（X向驱动器参数PA01设为0001, Y向驱动器参数PA01设为0002）。如果设置错误将会造成通信报错或者绣作花样变形走位。 二、设定电子齿轮比PA02、PA03（需重新上电才能生效）电子齿轮比设置规律为： A、框架轴套采用0.45对应移框0.1mm的机器，则电子齿轮比的设置为
电子齿轮比分子（PA02） 二级传动减速装置大轮 半径 电子齿轮比分母（PA03） . 二级传动减速装置小轮半径 B 、框架轴套采用0.36对应移框0.1mm 的机器，则电子齿轮比的设置为 电子齿轮比分子（PA02） 二级传动减速装置大轮半径 10 - 电子齿轮比分母（PA03） 二级传动减速装置小轮 半径 注：如果是采用三洋伺服参数设置的机器，则可以根据上述的AB 两条折算。 或者用大豪伺服电子齿轮比=1.25 X 三洋伺服电子齿轮比来计算。 另设置好伺服驱动器电子齿轮比后， 可以通过手动移框一段距离来反馈是否 正确。手动移框一小段距离（比如5mm ）后，将XY 位移清零，在台板上做标记， 接着移框100m m ，停止移框后在台板上做标记，用尺子测量这两个标记之间的 距离是否也是100mm 。如果测量结果是100mm ，那说明驱动器的电子齿轮比设 置是对的。 具体步骤如下： ① 设置成低速移框；按电脑操作面板上的 〔兰 键，屏幕上显示为 礎” * m “十 &TI ： 的妙 11 ”K I -GD I J -X t 1 -￥ [ -va n | -tvr 出.o i FXf -+IIQ.A ] tvl -15.0 ] iSTI TI Mb li 32 PtRCEHr ： 7 Ji ②向X 方向移框一段距离（比如5mm 后，按电脑操作面板上的1工 键，将位移清零，屏幕上 X [ +0.0 ] 显示 ，在台板上做标记 X r-1000 1 ] Y [+0.0 ) ④停止移框，在台板上做标记 g 手动高速移框; :手动低速移框 ③接着按这个方向继续移动100mm,屏幕上， X [ 4 100,0 ] 显示￥ I 1或者