永磁交流伺服电机的技术性能
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。
⑶惯量小，易于提高系统的快速性。
⑷适应于高速大力矩工作状态。
⑸同功率下有较小的体积和重量。
自从
德国
MANNESMANN
的
Rexroth
公司的
Indramat
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，分别称为摪胧只瘮或抟旌鲜綌、撊只瘮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、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、美国
科尔
摩根和日本松下及安川等公司。
日本安川电机制作所推出的小型交流伺服电动机和驱动器，其中
D
系列适用于
数控机床
（最高转速为
1000r/min
，力矩为
0.25
～
2.8N.m
），
R
系列适用于
机器人
（最高转速为
3000r/min
，力矩为
0.016
～
0.16N.m
）。之后又推出
M
、
F
、
S
、
H
、
C
、
G
六个系列。
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
～
6kW
）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。
以生产
机床数控装置
而著名的日本法那克（
Fanuc
）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：
三菱
电动机（
HC-KFS
、
HC-MFS
、
HC-SFS
、
HC-RFS
和
HC-UFS
系列）、东芝精机（
SM
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
Indramat
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（
Siemens
）公司的
IFT5
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
IHU
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，最多的可供
6
个轴的电动机控制。
德国博世（
BOSCH
）公司生产铁氧体永磁的
SD
系列（
17
个规格）和稀土永磁的
SE
系列（
8
个规格）交流伺服电动机和
Servodyn SM
系列的驱动控制器。
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（
Motion Control Division
），生产
M600
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-B
（
ALLEN-BRADLEY
）公司驱动分部生产
1326
型铁氧体永磁交流伺服电动机和
1391
型交流
PWM
伺服控制器
。电动机包括
3
个机座号共
30
个规格。
I.D.
（
Industrial Drives
）是美国著名的科尔摩根（
Kollmorgen
）的工业驱动分部，曾生产
BR-210
、
BR-310
、
BR-510
三个系列共
41
个规格的无刷伺服电动机和
BDS3
型伺服驱动器。自
1989
年起推出了全新系列设计的掺鹣盗袛（
Goldline
）永磁交流伺服电动机，包括
B
（小惯量）、
M
（中惯量）和
EB
（防爆型）三大类，有
10
、
20
、
40
、
60
、
80
五种机座号，每大类有
42
个规格，全部采用
钕铁硼永磁材料
，力矩范围为
0.84
～
111.2N.m
，功率范围为
0.54
～
15.7kW
。配套的驱动器有
BDS4
（模拟型）、
BDS5
（数字型、含位置控制）和
Smart Drive
（数字型）三个系列，最大连续电流
55A
。
Goldline
系列代表了当代永磁交流伺服技术最新水平。
爱尔兰的
Inland
原为
Kollmorgen
在国外的一个分部，现合并到
AEG
，以生产直流伺服电动机、直流力矩电动机和
伺服放大器
而闻名。生产
BHT1100
、
2200
、
3300
三种机座号共
17
种规格的
SmCo
永磁交流伺服电动机和八种控制器。
法国
Alsthom
集团在巴黎的
Parvex
工厂生产
LC
系列（长型）和
GC
系列（短型）交流伺服电动机共
14
个规格，并生产
AXODYN
系列驱动器。
原苏联为数控机床和机器人伺服控制开发了两个系列的交流伺服电动机。其中
ДBy
系列采用铁氧体永磁，有两个机座号，每个机座号有
3
种铁心长度，各有两种绕组数据，共
12
个规格，连续力矩范围为
7
～
35N.m
。
2ДBy
系列采用稀土永磁，
6
个机座号
17
个规格，力矩范围为
0.1
～
170N.m
，配套的是
3ДБ
型控制器。
近年日本松下公司推出的全数字型
MINAS
系列交流伺服系统，其中永磁交流伺服电动机有
MSMA
系列小惯量型，功率从
0.03
～
5kW
，共
18
种规格；中惯量型有
MDMA
、
MGMA
、
MFMA
三个系列，功率从
0.75
～
4.5kW
，共
23
种规格
,MHMA
系列大惯量电动机的功率范围从
0.5
～
5kW
，有
7
种规格。
中国具有代表性的是由上海电气研发的高速门专用伺服电机，非常适用于高速卷帘门上，其稳定、高速被业界所推崇。
韩国三星公司近年开发的全数字永磁交流伺服电动机及驱动系统，其中
FAGA
交流伺服电动机系列有
CSM
、
CSMG
、
CSMZ
、
CSMD
、
CSMF
、
CSMS
、
CSMH
、
CSMN
、
CSMX
多种型号，功率从
15W
～
5kW
。
现在常采用（
Powerrate
）这一综合指标作为伺服电动机的品质因数，衡量对比各种交直流伺服电动机和
步进电动机
的动态响应性能。功率变化率表示电动机连续（额定）力矩和转子转动惯量之比。
按功率变化率进行计算分析可知，永磁交流伺服电动机技术指标以美国
I.D
的
Goldline
系列为最佳，德国
Siemens
的
IFT5
系列次之。
文章来源：http://www.se-rang.com/te_news_industry/2011-12-02/2167.chtml
