機(jī)器人的概念已經(jīng)非常廣泛了。本文討論的是工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)所需的機(jī)器人關(guān)節(jié)伺服電機(jī)，而不是服務(wù)機(jī)器人的復(fù)合集成關(guān)節(jié)伺服電機(jī)。

工業(yè)機(jī)器人大致分為直線機(jī)器人(也叫直角坐標(biāo)機(jī)器人)、多自由度機(jī)器人(也叫多關(guān)節(jié)機(jī)器人)、并聯(lián)機(jī)器人(也叫Delta-delta機(jī)器人)和水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人(也叫scara機(jī)器人)。由各種類型的鉸接機(jī)器人手臂和自動(dòng)傳動(dòng)設(shè)備組成的自動(dòng)化島。不同功能的自動(dòng)化孤島鏈接成自動(dòng)化線，不同的自動(dòng)化線組合成自動(dòng)化車間。

在這些自動(dòng)化工業(yè)機(jī)器人和自動(dòng)化單元中，伺服電機(jī)始終在按照控制指令的要求準(zhǔn)確、及時(shí)、安全地將機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)移到合適的位置上起著關(guān)鍵作用，因此是核心部件。

永磁伺服電機(jī)的基本概念

伺服是指它可以根據(jù)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的指令不折不扣地執(zhí)行。不僅僅局限于電機(jī)、液壓，包括氣動(dòng)，所有能完成這個(gè)任務(wù)的部件都是伺服原件。

電機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)電轉(zhuǎn)換元件。伺服電機(jī)是一種可用于運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的電機(jī)，其輸出參數(shù)如位置、速度、加速度或扭矩是可控的。

由于控制指標(biāo)不同，伺服電機(jī)也有不同的類型。根據(jù)電源類型的不同，可分為交流伺服電機(jī)和DC伺服電機(jī)。根據(jù)運(yùn)行方式，可分為直線伺服電機(jī)和旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)。直線電機(jī)直接產(chǎn)生牛頓力，旋轉(zhuǎn)電機(jī)輸出旋轉(zhuǎn)力矩。驅(qū)動(dòng)直線負(fù)載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)需要通過螺桿等機(jī)械機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)。

A型旋轉(zhuǎn)交流伺服電機(jī)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分為交流異步伺服電機(jī)和交流同步伺服電機(jī)。交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子由鋁或銅鼠籠制成，鼠籠的轉(zhuǎn)速總是不同于同步旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速。這種類型的電機(jī)在矢量調(diào)速技術(shù)下可以獲得與DC電機(jī)一樣完美的轉(zhuǎn)矩控制特性，但轉(zhuǎn)子具有大慣量、恒功率特性好、調(diào)速范圍寬的特點(diǎn)，適用于機(jī)床切割、印花機(jī)收放等大型變慣量負(fù)載。缺點(diǎn)是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，電磁響應(yīng)速度不如永磁伺服電機(jī)，電磁時(shí)間常數(shù)值約為永磁材料永磁電機(jī)的10倍，而且由于功率密度低，轉(zhuǎn)子尺寸大，不適合高動(dòng)態(tài)伺服場(chǎng)合。

A型交流同步伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子采用永磁材料，直接產(chǎn)生勵(lì)磁磁場(chǎng)，沒有用勵(lì)磁電流建立電機(jī)磁場(chǎng)的過程，電磁響應(yīng)快。而且，由于目前稀土永磁材料的高能量密度，這種電機(jī)的功率密度高，這使得進(jìn)一步設(shè)計(jì)具有各種特性的伺服電機(jī)成為可能。高動(dòng)態(tài)響應(yīng)可以設(shè)計(jì)成細(xì)長(zhǎng)的小轉(zhuǎn)子慣性，也可以設(shè)計(jì)成粗短的大轉(zhuǎn)子慣性。稀土永磁材料的使用使永磁電機(jī)成為伺服電機(jī)的首選成為可能。稀土永磁材料仍然是所有伺服電機(jī)材料中最昂貴的部分。不同廠家所用材料的不同，將產(chǎn)品質(zhì)量劃分為不同的等級(jí)。好的永磁材料在150以上的工作溫度下不能退磁，差的永磁材料在電機(jī)工作溫度低于120時(shí)可能退磁。永磁體的材質(zhì)直接決定了伺服電機(jī)的不同特性。

直線伺服電機(jī)直接輸出牛頓力，無(wú)需機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換即可獲得高加速度。近年來，該技術(shù)發(fā)展迅速，廣泛應(yīng)用于高性能機(jī)床的進(jìn)給軸，僅部分應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人的直線機(jī)械臂，這不是本文的重點(diǎn)。本文主要研究旋轉(zhuǎn)永磁伺服電機(jī)及其在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用。

旋轉(zhuǎn)型永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)

圖1 永磁伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖

圖1是典型永磁伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。想要全面的描述，試著通過一個(gè)圖表來看看永磁伺服電機(jī)的整體結(jié)構(gòu)。其實(shí)小功率永磁伺服電機(jī)在15kw以內(nèi)，可以自然散熱，不用設(shè)計(jì)冷卻風(fēng)扇。電機(jī)小巧緊湊，無(wú)需安裝吊環(huán)。將引出方式由接線盒改為航空插頭更為簡(jiǎn)潔。這樣，馬達(dá)的外觀變成如圖2(a)所示。如果電機(jī)很小，在1kw以內(nèi)，就不需要引出線的航空插頭。如果一段電纜被直接拉出并拋出，就會(huì)變成如圖2(b)所示。

圖2 小功率永磁伺服電機(jī)外形圖

假設(shè)這里的讀者

軸承：伺服電機(jī)的壽命和軸承密切相關(guān)，由于機(jī)器人對(duì)可靠性和耐用性的要求，軸承至少要確保30000小時(shí)的使用壽命。這樣按照8小時(shí)工作制折算，至少機(jī)器人的使用壽命在10年以上，軸承的轉(zhuǎn)速要確保6000rpm可以斷續(xù)工作。

定子沖片和繞組：由于機(jī)器人電機(jī)需要高功率密度，為了體積小，鐵耗發(fā)熱小，沖片材料要在0.35mm以下的冷扎矽鋼片。繞組要長(zhǎng)期經(jīng)受16K的變頻載波脈沖沖擊，為了防止被擊穿，承受密集的dv/dt沖擊，耐壓要不低于2500V。

轉(zhuǎn)子永磁材料：永磁材料是永磁伺服電機(jī)里最為昂貴的部分，稀土元素含量低的材料居里點(diǎn)低，材料穩(wěn)定性差，如果使用釹鐵硼永磁體，最好在UH42以上，并且，要注意鏑等稀土元素的含量，為了保證高溫抗退磁，釤鈷永磁體也經(jīng)常在中小伺服電機(jī)中廣泛使用。總之，要確保伺服電機(jī)在正常的使用場(chǎng)合真正永不退磁。否則，機(jī)器人的長(zhǎng)期穩(wěn)定性能無(wú)法保障。

軸封：為了防止油污，雜物進(jìn)入電機(jī)，又要保證運(yùn)轉(zhuǎn)，在電機(jī)軸端加軸封是常規(guī)設(shè)計(jì)。機(jī)器人常常在伺服電機(jī)的電機(jī)軸端銑一個(gè)小齒輪、電機(jī)和減速機(jī)直接相連，高溫和油污都可能進(jìn)入電機(jī)，因此，就需要多唇高溫軸封，比如雙唇氟橡膠軸封就比單唇丁晴橡膠軸封可靠，當(dāng)然成本差異也很大。

抱閘：抱閘是機(jī)器人電機(jī)的基本選項(xiàng)。近乎95%以上的伺服電機(jī)需要抱閘，要確保時(shí)刻抱閘，尤其在緊急停車時(shí)可靠運(yùn)行，抱閘需要有足夠的安全系數(shù)，靜扭矩大約在電機(jī)額定扭矩的1.5倍左右，重載型機(jī)器人電機(jī)抱閘的安全系數(shù)要達(dá)到2.0甚至2.5倍。有一點(diǎn)需要注意的是，機(jī)器人電機(jī)的抱閘是安全制動(dòng)器，不是剎車制動(dòng)器，控制上要確保在急停狀態(tài)下通過制動(dòng)電阻讓伺服驅(qū)動(dòng)器的剎車電路工作，電機(jī)轉(zhuǎn)速接近0的時(shí)候抱閘動(dòng)作。為了提高抱閘的響應(yīng)速度，永磁抱閘優(yōu)于電磁彈簧抱閘。

編碼器：編碼器安裝于電機(jī)尾端，是屬于電機(jī)速度和轉(zhuǎn)子位置傳感器。可以測(cè)量轉(zhuǎn)子的位置用于伺服控制磁場(chǎng)定位和轉(zhuǎn)子實(shí)際位置和速度給控制電腦，用于運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算。機(jī)器人電機(jī)編碼器一般精度不高，但需要多圈絕對(duì)位置可測(cè)量，保證斷電之后，再次運(yùn)行，斷電前面的位置可以記憶。目前流行三種方式解決機(jī)器人電機(jī)編碼器的問題。第一種方式是單圈采用格雷碼光電或磁碼盤，多圈采用機(jī)械齒輪。這樣的好處是測(cè)量精度高，斷電后約會(huì)通過編碼器的機(jī)械位置記住電機(jī)的運(yùn)行位置，上電后直接讀取即可，但缺點(diǎn)是編碼器太厚，在有限的安裝空間下就顯得過分長(zhǎng)。第二種是單圈信心通過光電或磁編格雷碼記憶，多圈通過電池供電電子記憶，這樣就可以把編碼器做得很短，對(duì)外方小于60mm的小伺服電機(jī)非常適合。缺點(diǎn)是電池的使用壽命比較短，長(zhǎng)則2-3年，有的1年就要更換電池。第三種方式是精度要求不高的場(chǎng)合才使用的旋轉(zhuǎn)變壓器測(cè)量單圈位置，多圈信息通過在控制箱里的帶電池電路板完成。

轉(zhuǎn)子軸伸：由于頻繁的正反轉(zhuǎn)，電機(jī)承受一定的剪切力，軸的材料最好采用42CrMo調(diào)制。若果電機(jī)帶鍵安裝，無(wú)論如何要把鍵滿裝，這樣才可以有效減小電機(jī)的的動(dòng)平衡和跳動(dòng)量。在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下，伺服電機(jī)帶鍵和光軸的空載運(yùn)行跳動(dòng)要相差9倍之多，不可小視。

永磁伺服電機(jī)主要傳動(dòng)參數(shù)

工作區(qū)：在電動(dòng)機(jī)溫升不超過允許溫升的條件下，電動(dòng)機(jī)能長(zhǎng)期工作的區(qū)域稱為連續(xù)工作區(qū)；在連續(xù)工作區(qū)之外，允許電動(dòng)機(jī)短時(shí)運(yùn)行的區(qū)域稱為斷續(xù)工作區(qū)。工作區(qū)用轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的二維平面坐標(biāo)表示。

額定功率PN：在連續(xù)工作區(qū)內(nèi)，電動(dòng)機(jī)所能輸出的最大功率。

額定轉(zhuǎn)矩MN：在連續(xù)工作區(qū)內(nèi)，電動(dòng)機(jī)輸出額定功率時(shí)的轉(zhuǎn)矩。不同制造商對(duì)于額定轉(zhuǎn)矩的定義差別很大。一般都要規(guī)定對(duì)應(yīng)的散熱條件。國(guó)外通行的做法是說明改指標(biāo)是在多少面積和厚度的鋁板法蘭上安裝，法蘭溫度保證在20℃或給定的溫度之下測(cè)量所得。所以實(shí)際工作中往往由于安裝在鑄鐵件，而且夏季高溫超出該測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)溫度，這樣使用時(shí)如果不留有余量，就會(huì)造成過熱退磁。國(guó)標(biāo)規(guī)定環(huán)境溫度40度的標(biāo)準(zhǔn)條件對(duì)中國(guó)環(huán)境是比較合理的。嚴(yán)肅的廠商在按照標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定的額定值之下會(huì)留取一定的設(shè)計(jì)余量作為公布的額定力矩，這樣更為安全。

額定電流IN：額定扭矩對(duì)應(yīng)的電流。

額定轉(zhuǎn)速nN：電動(dòng)機(jī)在連續(xù)工作區(qū)內(nèi)，在額定轉(zhuǎn)矩下允許工作的最高轉(zhuǎn)速。

連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩MO：在連續(xù)工作區(qū)內(nèi)，電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)所能輸出的最大轉(zhuǎn)矩。一般轉(zhuǎn)速低于100rpm視為堵轉(zhuǎn)工作區(qū)間。

連續(xù)堵轉(zhuǎn)電流I0：對(duì)應(yīng)連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩時(shí)的電流。

峰值扭矩Mmax：允許電機(jī)輸出的最大力矩。不同廠商標(biāo)稱條件不同，且差異很大。有的標(biāo)注成退磁電流對(duì)應(yīng)的力矩，這樣的標(biāo)注實(shí)際是不可使用改峰值力矩的，機(jī)械設(shè)計(jì)人員要留有足夠的余量，以防工作力矩過大而使電機(jī)退磁失效。如果按照工作制標(biāo)注的最大力矩，那是在工程上具有參考價(jià)值的。按照S3-10%標(biāo)注的峰值力矩是最具有工程的參考價(jià)值，可以理解為連續(xù)工作時(shí)間3s所允許的最大工作轉(zhuǎn)矩，這在機(jī)器人上是足夠的。多關(guān)節(jié)機(jī)器人的重復(fù)過載一般在2.0倍上下。

峰值電流Imax：峰值力矩對(duì)應(yīng)的工作電流。

電氣時(shí)間常數(shù)Te：電流對(duì)于所加電壓的響應(yīng)速度的特性常數(shù)，定義為電動(dòng)機(jī)端子間加上固定的電壓之后，電流成為最終電流的1-e-1（約63.2%）時(shí)所用的時(shí)間。伺服電機(jī)的電氣時(shí)間常數(shù)一般是指定子繞組的電感與電阻的比值（te＝L/R），與伺服系統(tǒng)的電流階躍響應(yīng)時(shí)間有關(guān)，但未必相當(dāng)。

機(jī)械時(shí)間常數(shù)Tm：伺服電機(jī)的機(jī)械時(shí)間常數(shù)根據(jù)定義：tm=R*J/Ke*Kt，即與繞組電阻、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、電機(jī)反電勢(shì)系數(shù)、電機(jī)力矩系數(shù)有關(guān)。拖動(dòng)電機(jī)的機(jī)械時(shí)間常數(shù)大約與空載從零速加速到平衡轉(zhuǎn)速的63.2%所需的時(shí)間相當(dāng)。在伺服系統(tǒng)中，該常數(shù)在數(shù)量上可能與系統(tǒng)的速度環(huán)階躍響應(yīng)時(shí)間相當(dāng)。

反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)Ke：電動(dòng)機(jī)在單位轉(zhuǎn)速下感應(yīng)的空載反電勢(shì)值。常規(guī)指每1000rpm對(duì)應(yīng)的空載反電勢(shì)，單位為V/Krpm。

扭矩常數(shù)Kt：單位電流對(duì)應(yīng)的電機(jī)輸出扭矩。電機(jī)的反電勢(shì)系數(shù)Ke與力矩系數(shù)Kt之間的關(guān)系，一般Kt=9.55*Ke*1.732,其中Kt的單位是Nm/A，Ke的單位是V/rpm，Ke=Kt。Ke這里是線反電勢(shì)。

如果電機(jī)資料里沒有給出Kt和Ke參數(shù)，可以根據(jù)額定力矩和額定電流導(dǎo)出Kt，然后根據(jù)Kt=9.55*Ke*1.732間接導(dǎo)出線反電勢(shì)系數(shù)Ke了，即：Ke=0.1047*Kt/1.732，單位V/rpm；或者：Ke=104.7*Kt/1.732，單位V/Krpm，或mV/rpm。

由于電源電壓的限制，為了保證高響應(yīng)，電機(jī)的反電勢(shì)常熟就要設(shè)計(jì)的相對(duì)較低，保證高速下有足夠的壓差從而獲得充足的電流。而大電流對(duì)電機(jī)增加了電機(jī)的發(fā)熱負(fù)擔(dān)。從而使得機(jī)器人電機(jī)的功率密度要較高，能實(shí)現(xiàn)小體積，大扭矩，低發(fā)熱。

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量.機(jī)器人電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量非常重要，直接關(guān)系到機(jī)器人工作的穩(wěn)定性。因?yàn)闄C(jī)器人往往是多軸聯(lián)動(dòng)的。比如關(guān)節(jié)機(jī)器人的第二軸，需要很大的電機(jī)慣量來適應(yīng)臂展打開和收縮起來的巨大負(fù)載慣量變化。

齒槽轉(zhuǎn)矩：當(dāng)帶永磁體的電動(dòng)機(jī)繞組開路時(shí)，電動(dòng)機(jī)回轉(zhuǎn)一周內(nèi)，由于電樞鐵心開槽，有趨于最小磁阻位置的傾向而產(chǎn)生的周期性轉(zhuǎn)矩。

過載能力：在規(guī)定條件下，電動(dòng)機(jī)能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)輸出一定功率或轉(zhuǎn)矩而不超過規(guī)定峰值電流的能力。通常把峰值電流與額定電流之比稱為電流過載倍數(shù)，峰值轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比稱為轉(zhuǎn)矩過載倍數(shù)。通常機(jī)器人電機(jī)要保證3倍左右的扭矩過載。

最高轉(zhuǎn)速nN：在間歇工作區(qū)內(nèi)，電動(dòng)機(jī)所能達(dá)到的最大轉(zhuǎn)速。不同的電機(jī)廠對(duì)于最高轉(zhuǎn)速的定義差別很大,機(jī)器人電機(jī)常常給出的是實(shí)際運(yùn)行時(shí)可以重復(fù)工作的最高轉(zhuǎn)速。在最高轉(zhuǎn)速時(shí)，對(duì)應(yīng)的最大力矩可以超過額定力矩的2倍，這樣保證全速度范圍的加速響應(yīng)。

機(jī)器人對(duì)伺服電機(jī)的性能要求和選型介紹

直線型機(jī)械手臂機(jī)器人

圖3直線型機(jī)械手臂機(jī)器人

直角坐標(biāo)機(jī)器人顧名思義主要以直線移動(dòng)，如圖3所示。直角坐標(biāo)機(jī)器人的產(chǎn)品參數(shù)主要以負(fù)載和行程為選型及設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，通常情況下為2k、5kg、10kg、15kg、25kg、35kg……200kg，行程通常情況下以定制為主，X軸可無(wú)限延長(zhǎng)，Y軸有效行程在3m以內(nèi)，Z軸雙段倍數(shù)的有效行程在3.5以內(nèi)。

在直角坐標(biāo)機(jī)器人中速度一般情況下在5m/s以內(nèi)，加速度在10G以內(nèi)，重復(fù)定位精度通常在0.5以內(nèi)，在長(zhǎng)行程的直角坐標(biāo)機(jī)器人中以精度及速度為基礎(chǔ)，在短距離行程中以高加速度和精度為基礎(chǔ)。

并聯(lián)機(jī)器人

Delta機(jī)器人屬于高速、輕載的并聯(lián)機(jī)器人，一般通過示教編程或視覺系統(tǒng)捕捉目標(biāo)物體，由三個(gè)并聯(lián)的伺服軸來確定抓具中心的空間位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物體的搬運(yùn)，定位等操作。

Delta機(jī)器人主要應(yīng)用于食品、藥品和電子產(chǎn)品的分揀、加工、裝配。Delta機(jī)器人以其重量輕、體積小、運(yùn)動(dòng)速度快、定位精確、成本低、效率高等特點(diǎn)，在市場(chǎng)上正被廣泛應(yīng)用。且由于其形似倒立的Δ符號(hào)得名。

Delta機(jī)器人的負(fù)重一般在2kg-3kg，速度可達(dá)10m/s，加速度可達(dá)150m/s2，每分鐘可抓取300次以上，這就要求伺服電機(jī)的響應(yīng)非常快。由于負(fù)載相對(duì)固定，電機(jī)的慣量越小越好，以便高加速下更好的響應(yīng)和更小的自身?yè)p耗。

圖4 并聯(lián)機(jī)器人

平面關(guān)節(jié)機(jī)器人

SCARA機(jī)器人又稱水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人。是一種圓柱坐標(biāo)型的特殊類型的工業(yè)機(jī)器人。一般有4個(gè)自由度，可在包括沿X、Y、Z方向的平移和繞Z軸的旋轉(zhuǎn)。SCARA機(jī)器人的特點(diǎn)是負(fù)載小、速度快，因此其主要應(yīng)用在快速分揀、精密裝配等3C行業(yè)、食品行業(yè)等領(lǐng)域。

圖5 平面關(guān)節(jié)機(jī)器人

伺服電機(jī)的配置大體如表3所示。

多關(guān)節(jié)機(jī)械手

關(guān)節(jié)機(jī)器人，也稱關(guān)節(jié)手臂機(jī)器人或關(guān)節(jié)機(jī)械手臂，是當(dāng)今工業(yè)領(lǐng)域中最常見的工業(yè)機(jī)器人的形態(tài)之一，適合用于諸多工業(yè)領(lǐng)域的機(jī)械自動(dòng)化作業(yè)。擁有五個(gè)或六個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，類似于人類的手臂。應(yīng)用領(lǐng)域有裝貨、卸貨、噴漆、表面處理、測(cè)試、測(cè)量、弧焊、點(diǎn)焊、包裝、裝配、切屑機(jī)床、固定、特種裝配操作、鍛造、鑄造等。

圖6 多關(guān)節(jié)機(jī)械手

由圖6看出，伺服電機(jī)帶動(dòng)的機(jī)構(gòu)在工作過程成姿態(tài)不斷變化，并且電機(jī)本身又是機(jī)構(gòu)重量的一部分，所以電機(jī)慣量要有一定的抗擾動(dòng)范圍，以便容易在穩(wěn)定區(qū)工作，這樣就要求電機(jī)從第一軸，到第六軸都要工中大慣量電機(jī)，尤其第二軸在臂展完全打開和收回的兩種姿態(tài)下慣量差異很大，電機(jī)最好用大慣量電機(jī)。

有關(guān)慣量比和穩(wěn)定控制工作區(qū)的介紹是一個(gè)老話題，可以檢索其它專業(yè)文章。工程上通常的關(guān)節(jié)機(jī)器人電機(jī)選型如表4所示，電機(jī)慣量會(huì)隨著響應(yīng)和工作性質(zhì)不同有所不一樣。

工業(yè)機(jī)器人專用伺服電機(jī)及選型

以工業(yè)機(jī)器人對(duì)伺服電機(jī)的需求為基礎(chǔ)，以德、日等先進(jìn)企業(yè)產(chǎn)品性能為目標(biāo)，瞄準(zhǔn)當(dāng)前交流伺服電機(jī)主要朝著高功率密度、高響應(yīng)、高精度、高速度、高效率、低溫升的方向發(fā)展，登奇最新研發(fā)的GK9系列工業(yè)機(jī)器人專用伺服電機(jī)功率范圍在0.1~37kW之間，額定轉(zhuǎn)速最高可達(dá)6000rpm的7個(gè)框號(hào)20個(gè)以上規(guī)格、高功率體積比，通過電磁、結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，采用新材料，研究新工藝，優(yōu)化電機(jī)齒槽效應(yīng)、體積功率密度比、過載倍數(shù)、溫升、效率等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。同時(shí)，針對(duì)伺服電機(jī)定子線圈端部占比高、匝間間隙大、影響熱量傳遞的問題，集定子真空絕緣浸漆和真空高導(dǎo)熱樹脂灌封技術(shù)為一體的直接導(dǎo)熱繞組絕緣系統(tǒng)，定子導(dǎo)熱能力大大提高，匝間絕緣及對(duì)地絕緣可靠性改善，增強(qiáng)了抗電暈及浪涌沖擊能力，使伺服電機(jī)具備了在濕熱、鹽霧、霉菌環(huán)境下可靠運(yùn)行的能力。采用無(wú)機(jī)殼鐵心定子，省掉了機(jī)殼熱套，降低了能耗；平面無(wú)止口裝配及整體加工工藝，省掉了機(jī)殼、前端蓋、后端蓋的車削、鉆孔、攻絲加工工序，提高了電機(jī)制造效率，降低了產(chǎn)品成本；一次裝夾，不掉頭完成伺服電機(jī)法蘭端面、止口、前后軸承室整體加工，無(wú)分體加工裝配的累積誤差，有效地提高了伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)精度，提升了伺服電機(jī)可靠性水平及使用壽命。

以登奇GK9系列為例，常用機(jī)器人電機(jī)伺服參數(shù)如表5所示。

（注：本文有關(guān)伺服電機(jī)的參數(shù)術(shù)語(yǔ)解釋，參考了哈爾濱工業(yè)大學(xué)主編的《數(shù)控機(jī)床電氣設(shè)備及系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)規(guī)范》。直線型機(jī)械手臂機(jī)器人部分在寧波偉立機(jī)器人陳富乳先生的幫助下完成。并聯(lián)機(jī)器人部分在佛山玖州自控技術(shù)有限公司劉嘉華先生的協(xié)助下完成。關(guān)節(jié)機(jī)器人部分在上海新時(shí)達(dá)嚴(yán)彩忠先生的協(xié)助下完成。在這里向上述各位業(yè)界同仁報(bào)以衷心的感謝。）

來源 | 佛山登奇機(jī)電 傅江治