交流伺服系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)，一直隨著用戶的需求而不斷發(fā)展。電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)、傳感和控制技術(shù)等關(guān)聯(lián)技術(shù)的不斷變化、造就了各種各樣的配置。就電動(dòng)機(jī)而言，可以采用盤式電機(jī)、無(wú)鐵芯電機(jī)、直線電機(jī)、外轉(zhuǎn)子電機(jī)等，驅(qū)動(dòng)器可以采用各種功率電子元件，傳感和反饋裝置可以是不同精度、性能的編碼器、旋變和霍爾元件甚至是無(wú)傳感器技術(shù)，控制技術(shù)從采用單片機(jī)開(kāi)始，一直到采用高性能DSP和各種可編程模塊，以及現(xiàn)代控制理論的實(shí)用化等等。我們從2005年11月在德國(guó)紐倫堡舉辦的SPS/IPC/Drives展覽上可以看到世界范圍內(nèi)電氣驅(qū)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)控制和相關(guān)軟件的情況，其中交流伺服產(chǎn)品的亮點(diǎn)很多，代表了當(dāng)前的水平。這里僅僅摘錄幾條，相對(duì)應(yīng)的，國(guó)內(nèi)廠商的研發(fā)動(dòng)向也對(duì)比進(jìn)行說(shuō)明。

貝加萊（B&R）工業(yè)自動(dòng)化公司推出的AcoposMulti驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用模塊化的可擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，每個(gè)軸模塊可以提供1到2個(gè)伺服軸控制，并集成了一個(gè)24VDC的輔助電源模塊，為驅(qū)動(dòng)器、控制器和外圍設(shè)備提供了一個(gè)到直流總線的鏈接，來(lái)獲得開(kāi)路、短路和過(guò)載保護(hù)。其他特性包括通過(guò)空氣，油或水進(jìn)行冷卻的模塊化設(shè)計(jì)，通過(guò)一個(gè)能量再生系統(tǒng)確保環(huán)境的安全性。在國(guó)內(nèi)，我們還沒(méi)有看到有廠商進(jìn)行類似的模塊式設(shè)計(jì)，并在產(chǎn)品中融入機(jī)器安全概念。

艾默生控制技術(shù)（Emerson Control Techniques）公司展出了Unidrive及其他交、直流驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品。Unidrive 驅(qū)動(dòng)器覆蓋功率范圍從0.55～675kW，變換不同的控制軟件可以驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)、永磁同步伺服電機(jī)和無(wú)刷直流電機(jī)。額定輸出功率為0.25～11kW的Varmeca型集成可變速度電機(jī)與可變速度驅(qū)動(dòng)器（VSD），具有閉環(huán)矢量與分布式 （Proxdrive）兩個(gè)版本。值得注意的是適合在潛在爆燃性氣體中工作的VSD系統(tǒng) （ATEX）。而額定輸出功率為 0.55～400kW的FLSD驅(qū)動(dòng)器，則據(jù)稱能在ⅡB類或ⅡC區(qū)1類2分類氣體中工作。相對(duì)應(yīng)的，國(guó)內(nèi)伺服驅(qū)動(dòng)器廠商的產(chǎn)品功率范圍多在10KW以下，而且沒(méi)有特殊防護(hù)等級(jí)的商品化產(chǎn)品面世，這方面國(guó)內(nèi)外的差距很大，也是未來(lái)國(guó)內(nèi)伺服廠商差異化競(jìng)爭(zhēng)的方向。

Rockwell Automation公司展出了PowerFlex驅(qū)動(dòng)技術(shù)。PowerFlex的發(fā)展路線圖顯示，將于2006～07年出現(xiàn)的“公共工業(yè)協(xié)議（CIP）運(yùn)動(dòng)應(yīng)用協(xié)議”，有望無(wú)縫同步在同一系統(tǒng)中運(yùn)行的多軸伺服與變頻驅(qū)動(dòng)器中。在適合運(yùn)動(dòng)控制的工業(yè)協(xié)議方面，我們還看到Beckhoff的EtherCAT，B&R的PowerLink,Danaher下面的MEI開(kāi)發(fā)的SynqNet，Siemens的ProfiNet，還有久負(fù)盛名的Sercos已經(jīng)發(fā)展到SercosⅢ。這些通訊協(xié)議都為多軸實(shí)時(shí)同步控制提供了可能性，也被一些伺服驅(qū)動(dòng)器集成進(jìn)去。在國(guó)內(nèi)，甚至CAN這樣的中低端總線也沒(méi)有變成伺服驅(qū)動(dòng)器的標(biāo)準(zhǔn)配置，采用高性能實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)總線的商品化驅(qū)動(dòng)器還沒(méi)有出現(xiàn)。這一方面是因?yàn)槲覀兊乃欧拘阅苓€沒(méi)有達(dá)到相應(yīng)的水準(zhǔn)，另一方面也是因?yàn)槭袌?chǎng)還沒(méi)有發(fā)育到這個(gè)程度。可喜的是，我們已經(jīng)看到一些單位進(jìn)行了有益的研發(fā)實(shí)踐，一方面消化國(guó)外的*技術(shù)，一方面嘗試推出自己的總線標(biāo)準(zhǔn)。和利時(shí)電機(jī)預(yù)計(jì)在自己的下一代伺服產(chǎn)品中集成多種可選的通訊模塊，其中包括CAN、USB、Fireware和Sercos，還有和利時(shí)電機(jī)和北航聯(lián)合開(kāi)發(fā)的CANsmc（用于多軸同步運(yùn)動(dòng)控制的總線），基于藍(lán)牙無(wú)線通訊的模塊也在研發(fā)中。中科院沈陽(yáng)數(shù)控研發(fā)中心等個(gè)別單位也研發(fā)了自己的運(yùn)動(dòng)控制總線協(xié)議。

施奈德電氣（Schneider Electric）這次展出的Lexium 05型伺服控制器具有和VFD變頻器一樣外形，目標(biāo)是低成本應(yīng)用。實(shí)際上，利用變頻器的批量生產(chǎn)能力推出低端伺服，已經(jīng)成為一些廠商的競(jìng)爭(zhēng)手段。該公司旗下的Berger Lahr品牌在其展臺(tái)上隨處可見(jiàn)。其智能、集成電機(jī)與控制器產(chǎn)品 （Icla） 主要有以下三個(gè)電機(jī)版本：步進(jìn)電機(jī)、交流伺服電機(jī)與三相無(wú)刷直流電機(jī)。Icla（來(lái)源于“集成、閉環(huán)、執(zhí)行器”的首字母縮寫）將電機(jī)、位置控制、功率電子與反饋集成在一個(gè)緊湊單元中。這種一體化設(shè)計(jì)的思路在美國(guó)的Animatics等公司身上也體現(xiàn)得很明顯，來(lái)自德國(guó)的AMK公司也有類似的產(chǎn)品。這是真正的機(jī)電一體化產(chǎn)品，為設(shè)計(jì)者帶來(lái)了一系列的工程挑戰(zhàn)，包括電磁兼容、熱控制、元器件小型化、特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。在國(guó)內(nèi)，沒(méi)有見(jiàn)到有廠商推出自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。

包米勒（Baumuller）公司提供的帶集成行星齒輪傳動(dòng)系的高性能伺服電機(jī)，擁有高達(dá)98%的效率和很低的噪音；直接驅(qū)動(dòng)型高力矩伺服電機(jī)，可以在100～300rpm范圍內(nèi)輸出13500Nm。在國(guó)內(nèi)，我們看到和利時(shí)電機(jī)公司在其海豚系列低壓無(wú)刷伺服電機(jī)系列中提供了類似的帶集成行星齒輪減速器的產(chǎn)品，深圳步進(jìn)也宣稱可以提供帶減速器的步進(jìn)化伺服電機(jī)。在直接驅(qū)動(dòng)力矩電機(jī)市場(chǎng)，成都精密電機(jī)廠可以提供定制化的電機(jī)組件，但是需要客戶另外加裝反饋裝置和第三方驅(qū)動(dòng)器。

安川電機(jī)歐洲公司（Yaskawa Electric Europe，YEE）展出了其廣受歡迎的通用Sigma Ⅱ型伺服電機(jī)。YEE的其他進(jìn)展包括正在開(kāi)發(fā)中的額定功率0.5～5kW防爆及遵循ATEX標(biāo)準(zhǔn)的交流伺服電機(jī)。安川公司的另一項(xiàng)開(kāi)發(fā)成果是輸出功率高達(dá)500 kW的高功率伺服電機(jī)。該項(xiàng)目的商品化預(yù)計(jì)將于2007年完成。從中我們可以看到大廠向化、大型化伺服發(fā)展的動(dòng)向。

中國(guó)從1970年代開(kāi)始跟蹤開(kāi)發(fā)交流伺服技術(shù)，主要研究力量集中在高等院校和科研單位，以軍工、宇航衛(wèi)星為主要應(yīng)用方向，不考慮成本因素。主要研究機(jī)構(gòu)是北京機(jī)床所、西安微電機(jī)研究所、中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所等。80年代之后開(kāi)始進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域，直到2000年，國(guó)產(chǎn)伺服停留在小批量、高價(jià)格、應(yīng)用面狹窄的狀態(tài)，技術(shù)水平和可靠性難以滿足工業(yè)需要。2000年之后，隨著中國(guó)變成世界工廠、制造業(yè)的快速發(fā)展為交流伺服提供了越來(lái)越大的市場(chǎng)空間，國(guó)內(nèi)幾家單位開(kāi)始推出自己品牌的交流伺服產(chǎn)品。目前國(guó)內(nèi)主要的伺服品牌或廠家有森創(chuàng)（和利時(shí)電機(jī)）、華中數(shù)控、廣數(shù)、南京埃斯頓、蘭州電機(jī)廠等。其中華中數(shù)控、廣數(shù)等主要集中在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域。

現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng)，經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字化的轉(zhuǎn)變，數(shù)字控制環(huán)已經(jīng)無(wú)處不在，比如換相、電流、速度和位置控制；采用新型功率半導(dǎo)體器件、高性能DSP加FPGA、以及伺服模塊（比如IR推出的伺服控制引擎）也不足為奇。廠商伺服產(chǎn)品每5年就會(huì)換代，新的功率器件或模塊每2～2.5年就會(huì)更新一次，新的軟件算法則日新月異，總之產(chǎn)品生命周期越來(lái)越短。總結(jié)國(guó)內(nèi)外伺服廠家的技術(shù)路線和產(chǎn)品路線，結(jié)合市場(chǎng)需求的變化，可以看到以下一些發(fā)展趨勢(shì)。

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盡管這方面的工作早就在進(jìn)行，但是仍需要繼續(xù)加強(qiáng)。主要包括電機(jī)本身的率比如永磁材料性能的改進(jìn)和更好的磁鐵安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的率化，包括逆變器驅(qū)動(dòng)電路的優(yōu)化，加減速運(yùn)動(dòng)的優(yōu)化，再生制動(dòng)和能量反饋以及更好的冷卻方式等。

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直接驅(qū)動(dòng)包括采用盤式電機(jī)的轉(zhuǎn)臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)和采用直線電機(jī)的線性伺服驅(qū)動(dòng)，由于消除了中間傳遞誤差，從而實(shí)現(xiàn)了高速化和高定位精度。直線電機(jī)容易改變形狀的特點(diǎn)可以使采用線性直線機(jī)構(gòu)的各種裝置實(shí)現(xiàn)小型化和輕量化。

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采用更高精度的編碼器（每轉(zhuǎn)百萬(wàn)脈沖級(jí)），更高采樣精度和數(shù)據(jù)位數(shù)、速度更快的DSP，無(wú)齒槽效應(yīng)的高性能旋轉(zhuǎn)電機(jī)、直線電機(jī)，以及應(yīng)用自適應(yīng)、人工智能等各種現(xiàn)代控制策略，不斷將伺服系統(tǒng)的指標(biāo)提高。

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電動(dòng)機(jī)、反饋、控制、驅(qū)動(dòng)、通訊的縱向一體化成為當(dāng)前小功率伺服系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展方向。有時(shí)我們稱這種集成了驅(qū)動(dòng)和通訊的電機(jī)叫智能化電機(jī)（Smart Motor），有時(shí)我們把集成了運(yùn)動(dòng)控制和通訊的驅(qū)動(dòng)器叫智能化伺服驅(qū)動(dòng)器。電機(jī)、驅(qū)動(dòng)和控制的集成使三者從設(shè)計(jì)、制造到運(yùn)行、維護(hù)都更緊密地融為一體。但是這種方式面臨更大的技術(shù)挑戰(zhàn)（如可靠性）和工程師使用習(xí)慣的挑戰(zhàn)，因此很難成為主流，在整個(gè)伺服市場(chǎng)中是一個(gè)很小的有特色的部分。

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通用型驅(qū)動(dòng)器配置有大量的參數(shù)和豐富的菜單功能，便于用戶在不改變硬件配置的條件下,方便地設(shè)置成V/F控制、無(wú)速度傳感器開(kāi)環(huán)矢量控制、閉環(huán)磁通矢量控制、永磁無(wú)刷交流伺服電動(dòng)機(jī)控制及再生單元等五種工作方式，適用于各種場(chǎng)合，可以驅(qū)動(dòng)不同類型的電機(jī)，比如異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)，也可以適應(yīng)不同的傳感器類型甚至無(wú)位置傳感器。可以使用電機(jī)本身配置的反饋構(gòu)成半閉環(huán)控制系統(tǒng)，也可以通過(guò)接口與外部的位置或速度或力矩傳感器構(gòu)成高精度全閉環(huán)控制系統(tǒng)。

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現(xiàn)代交流伺服驅(qū)動(dòng)器都具備參數(shù)記憶、故障自診斷和分析功能，絕大多數(shù)進(jìn)口驅(qū)動(dòng)器都具備負(fù)載慣量測(cè)定和自動(dòng)增益調(diào)整功能，有的可以自動(dòng)辨識(shí)電機(jī)的參數(shù)，自動(dòng)測(cè)定編碼器零位，有些則能自動(dòng)進(jìn)行振動(dòng)抑止。將電子齒輪、電子凸輪、同步跟蹤、插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)等控制功能和驅(qū)動(dòng)結(jié)合在一起，對(duì)于伺服用戶來(lái)說(shuō)，則提供了更好的體驗(yàn)。

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隨著機(jī)器安全標(biāo)準(zhǔn)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的故障診斷和保護(hù)技術(shù)（問(wèn)題發(fā)生的時(shí)候判斷原因并采取措施避免故障擴(kuò)大化）已經(jīng)落伍，的產(chǎn)品嵌入了預(yù)測(cè)性維護(hù)技術(shù)，使得人們可以通過(guò)Internet及時(shí)了解重要技術(shù)參數(shù)的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)，并采取預(yù)防性措施。比如：關(guān)注電流的升高，負(fù)載變化時(shí)評(píng)估尖峰電流，外殼或鐵芯溫度升高時(shí)監(jiān)視溫度傳感器，以及對(duì)電流波形發(fā)生的任何畸變保持警惕。

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隨著機(jī)器安全標(biāo)準(zhǔn)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的故障診斷和保護(hù)技術(shù)（問(wèn)題發(fā)生的時(shí)候判斷原因并采取措施避免故障擴(kuò)大化）已經(jīng)落伍，的產(chǎn)品嵌入了預(yù)測(cè)性維護(hù)技術(shù)，使得人們可以通過(guò)Internet及時(shí)了解重要技術(shù)參數(shù)的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)，并采取預(yù)防性措施。比如：關(guān)注電流的升高，負(fù)載變化時(shí)評(píng)估尖峰電流，外殼或鐵芯溫度升高時(shí)監(jiān)視溫度傳感器，以及對(duì)電流波形發(fā)生的任何畸變保持警惕。

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雖然市場(chǎng)上存在通用化的伺服產(chǎn)品系列，但是為某種特定應(yīng)用場(chǎng)合專門設(shè)計(jì)制造的伺服系統(tǒng)比比皆是。利用磁性材料不同性能、不同形狀、不同表面粘接結(jié)構(gòu)（SPM）和嵌入式永磁（IPM）轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機(jī)出現(xiàn)，分割式鐵芯結(jié)構(gòu)工藝在日本的使用使永磁無(wú)刷伺服電機(jī)的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了率、大批量和自動(dòng)化，并引起國(guó)內(nèi)廠家的研究。

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無(wú)論是永磁無(wú)刷伺服電機(jī)還是步進(jìn)電機(jī)都積極向更小的尺寸發(fā)展，比如20，28，35mm外徑；同時(shí)也在發(fā)展更大功率和尺寸的機(jī)種，已經(jīng)看到500kW永磁伺服電機(jī)的出現(xiàn)。體現(xiàn)了向兩極化發(fā)展的傾向。

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發(fā)熱抑制、靜音化、清潔技術(shù)等。