伺服電機(jī)廣泛用于機(jī)械、冶金、電力、石油化工、船舶制造、航空航天、建筑、交通、科研試驗(yàn)等領(lǐng)域。我國市場需求巨大，隨著各行業(yè)，如機(jī)床、印刷設(shè)備、包裝設(shè)備、紡織設(shè)備、激光加工設(shè)備、工業(yè)機(jī)器人、無人機(jī)、自動化生產(chǎn)線等。目前，高啟動轉(zhuǎn)矩、大轉(zhuǎn)矩、低慣量的交、直流伺服電動機(jī)在工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛的應(yīng)用。

第一章 伺服電機(jī)及無人機(jī)電機(jī)發(fā)展分析

伺服電機(jī)基本簡介

伺服電機(jī)組成圖

組成：轉(zhuǎn)子、定子、編碼器、其他。

簡介：伺服電機(jī)（servomotor）是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。伺服電機(jī)可以將電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。伺服電機(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應(yīng)，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機(jī)兩大類，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。

伺服電機(jī)分類

伺服電機(jī)分為直流與交流兩大類。直流電機(jī)又分為有刷與無刷兩類；交流電機(jī)可分為異步和同步兩類。

有刷電機(jī)成本低、結(jié)構(gòu)簡單、啟動轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速范圍寬、控制容易、需要維護(hù)、但維護(hù)不方便（換碳刷）、產(chǎn)生電磁干擾、對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。無刷電機(jī)體積小、重量輕、出力大、響應(yīng)快、速度高、慣量小、轉(zhuǎn)動平滑、力矩穩(wěn)定，容易實(shí)現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相，電機(jī)免維護(hù)、效率很高、運(yùn)行溫度低、電磁輻射很小、長壽命、可用于各種環(huán)境。

交流伺服電機(jī)也是無刷電機(jī)，分為同步和異步電機(jī)，目前運(yùn)動控制中使用同步電機(jī)較多。同步電機(jī)功率范圍大，可以在大功率下作業(yè)；同時慣量較大，最高轉(zhuǎn)動速度較低，速度可以隨著功率大而快速降低，因此適合做低速平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用。

伺服電機(jī)應(yīng)用行業(yè)及具體應(yīng)用

伺服電機(jī)廣泛用于機(jī)械、冶金、電力、石油化工、船舶制造、航空航天、建筑、交通、科研試驗(yàn)等領(lǐng)域。我國市場需求巨大，隨著各行業(yè)，如機(jī)床、印刷設(shè)備、包裝設(shè)備、紡織設(shè)備、激光加工設(shè)備、工業(yè)機(jī)器人、無人機(jī)、自動化生產(chǎn)線等。目前，高啟動轉(zhuǎn)矩、大轉(zhuǎn)矩、低慣量的交、直流伺服電動機(jī)在工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛的應(yīng)用。

目前伺服系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中于機(jī)床工具消費(fèi)行業(yè)，但近幾年電子制造業(yè)和機(jī)器人行業(yè)的崛起，催生了大量行業(yè)需求。

2016 年我國伺服電機(jī)市場規(guī)模 102.6 億元，同比增長 11.16%；2007-2016 年復(fù)合增長率為 21.6%；按此速率發(fā)展，預(yù)測伺服未來年均增速將保持在 15%以上，2018 年產(chǎn)值將至少達(dá)到 180 億元。我們認(rèn)為，如果未來機(jī)器人零部件實(shí)現(xiàn)突破，我國工業(yè)機(jī)器人行業(yè)將迎來快速發(fā)展期，伺服系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域也將由機(jī)床向機(jī)器人傾斜。具體而言，伺服系統(tǒng)包括電液伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)。

表1 伺服電機(jī)應(yīng)用行業(yè)及具體應(yīng)用

第二章 技術(shù)演變

電機(jī)技術(shù)發(fā)展演變

自從德國MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年漢諾威貿(mào)易博覽會上正式推出MAC永磁交流伺服電動機(jī)和驅(qū)動系統(tǒng)，這標(biāo)志著此種新一代交流伺服技術(shù)已進(jìn)入實(shí)用化階段。到20世紀(jì)80年代中后期，各公司都已有完整的系列產(chǎn)品。整個伺服裝置市場都轉(zhuǎn)向了交流系統(tǒng)。早期的模擬系統(tǒng)在諸如零漂、抗干擾、可靠性、精度和柔性等方面存在不足，尚不能完全滿足運(yùn)動控制的要求，近年來隨著微處理器、新型數(shù)字信號處理器（DSP）的應(yīng)用，出現(xiàn)了數(shù)字控制系統(tǒng)，控制部分可完全由軟件進(jìn)行，分別稱為直流伺服系統(tǒng)、三相永磁交流伺服系統(tǒng)。

到目前為止，高性能的電伺服系統(tǒng)大多采用永磁同步型交流伺服電動機(jī)，控制驅(qū)動器多采用快速、準(zhǔn)確定位的全數(shù)字位置伺服系統(tǒng)。典型生產(chǎn)廠家如德國西門子、美國科爾摩根和日本松下及安川等公司。

第三章 政策背景與發(fā)展機(jī)遇

電機(jī)相關(guān)政策

表 伺服電機(jī)相關(guān)政策

表 無人機(jī)電機(jī)相關(guān)政策

審核編輯 ：李倩