现代交流伺服系统技术和市场发展综述

现代交流伺服系统技术和市场发展综述（时光科技华南办事处刘孙亮）摘要：本文首先从历史的角度介绍了现代交流伺服系统从电机控制的大家族中脱颖而出的过程，并从技术和市场两个方面展示了当今交流伺服系统的发展状况，重点放在国内外市场、技术、产品和厂商竞争策略的对比上，希望给关心中国交流伺服产业成长的人们一个全景式扫描。概述1．历史的角度看电机发展1800年伏特发明电池，是电气出现的开端，电动机的诞生和发展在这之后可以分成几个阶段。从1820年一直到整个19世纪末叶，发现了电磁现象以及相关的各种法则，诞生了交流电机的原型，并确立了电机的工业运用。从20世纪开始一直到1970年代，是电动机的成长和成熟期，有刷直流电机、感应电动机、同步电动机和步进电动机等各种电机相继诞生，半导体驱动技术和电子控制概念引入，带来变频驱动的实用化。从1970年代到20世纪末期，计算技术的飞跃发展为发展高性能驱动带来了机会，随着设计、评价、测量、控制、功率半导体、轴承、磁性材料、绝缘材料、制造加工技术的不断进步，电动机本体经历了轻量化、小型化、高效化、高力矩输出、低噪音振动、高可靠、低成本等一系列变革，相应的驱动和控制装置也更加智能化和程序化。进入21世纪，纵在以多媒体染和互联网为隔特征的信息貌时代，电动麦机和驱动装亩置继续发挥鸦支撑作用，粪向节约全资源、环境烘友好、高效俯节能运行的驾方向发展。幸永磁无刷直傅流电机（凡Brush与less筹DCMo咸tor示）就是随着灵永磁材料技纷术、半导体泉技术和控制丽技术的发展所而出现的一俭种新型电机时。无刷直流胖电机诞生于临20狐世纪想50鸣年代，并在催60精年美代开始用于嚼宇航事业和厌军事装备，怕80谦年代以后，迈出现了价格肥较低的钕铁起硼永磁，研警发刘重点逐步推龙广到工业、阀民用设备和缸消费电子产悲业。本质上封，无刷直流床电机是根据孝转子位昏置反馈信息洪采用电子换待相运行的交态流永磁同步醉电机，与有伸刷直流电机火相比具有一与系列优坐势，近年得扣到了迅速发池展，在许多喂领域的竞争打中不断取代标直流电机和巧异步电动机隔。进入礼90宏年代之后，亡永磁电机向鄙大功率、高削功能和微型笋化发展，出蜘现了单机容墙量超过粘1000K胆W疑，摊最高转速超扑过烤30000间0rpm吉，最低转速垫低于医0.01r若pm店，最小体积碗只有侄0.8x栽1.2mm甚涌的品种。乓实际上，永比磁无刷直流船电机和本文裹重点论述的预永磁交流伺转服电机都属嚷于交流永磁惧同步电桂机。按照反服电动势波形告和驱动电流伪的波形，可森以将永磁同燃步电机分为蒸方波驱动和创正弦波菊驱动型，前床者就是我们寨常说的无刷暖直流电机，底后者又称为为永磁同步交漏流伺服电机胀，主要蓬用于伺服控兼制的场合。同那么，伺服通是什么含义蕉呢？伺服控削制的基本性谊能如何衡量哥呢？电2孙．巩倒交流伺服概负念引入、基方本性能和控陶制方法东伺服来自英杠文单词叼Servo狗，指系统跟啄随外部指令床进行人们所俗期望的运动轧，运动要素捞包括毯位置、速度避和力矩。伺谊服系统的发殊展经历了从码液压、气动痒到电气的过想程，而电气嫂伺服系扣统包括伺服扯电机、反馈云装置和控制咱器。在号20岗世纪伶60丘年代，最早润是直流电机偿作为主要执拍行部件，在贴70勤年代以后，讲交流伺服电栏机的性价比喜不断提高，申逐渐取代直司流电机成为记伺市服系统的主店导执行电机持。控制器的追功能是完成尾伺服系统的盐闭环控制，窄包括力矩、侄速度和源位置等。我岭们通常说的节伺服驱动器寸已经包括了返控制器的基阿本功能和功怖率放大部分筐。虽然肠采用功率步种进电机直接钉驱动的开环飞伺服系统曾翻经在责90御年代的所谓礼经济型数控鸦领域获得轮广泛使用，礼但是迅速被罚交流伺服所穿取代。进入炊21帅世纪，交流颤伺服系统越扣来越成熟，赠市糖场呈现快速蒜多元化发展番，国内外众核多品牌进入果市场竞争。吃目前交流伺吃服技术已成氧为工业璃自动化的支造撑性技术之谅一。伞在交流伺服牛系统中，电由动机的类型覆有永磁同步督交流伺服电敏机（什PMSM它）和感应异携步交流元伺服电机（闸IM拢），其中，前永磁同步电匹机具备十分业优良的低速油性能、可以味实现弱磁高披速控惨制，调速范攻围宽广、动树态特性和效浴率都很高，伏已经成为伺焦服系统的主输流之选。而注异步伺桐服电机虽然旁结构坚固、斩制造简单、么价格低廉，柏但是在特性籍上和效率上音存在差距，奶只在大栏功率场合得沸到重视。本麦文讨论的重亩点将放在永甲磁同步交流雹伺服系统上宝。巴交流伺服系拉统的性能指节标可以从调盖速范围、定钉位精度、稳井速精度、动熔态响应和运挥行稳定铜性等方面来升衡量。低档络的伺服系统置调速范围在式1信：莫1000茧以上，一般梯的在白1粗：作5000踪～相1律：驰10000皱，高性能的坊可以达到季1泳：籍1筝00000老丽以上；定位涌精度一般都称要达到秋±琴1口个脉冲，稳责速衬精度，尤其偿是低速下的选稳速精度比滩如给定禾1rpm斗时，一般的干在种±厘0.1rp厨m掩以内，高性趴能的赠可以达到邮±悬0.01r声pm沿以内；动态煌响应方面，洪通常衡量的禾指标是系统散最高响应频信率，即给停定最高频率若的正弦速度低指令，系统师输出速度波林形的相位滞谷后不超过闹90崭度或者幅值换不小蒸于酷50伯％。进口三崭菱伺服电机祖MR处－他J3毒系列的响应扎频率高达侦900Hz焦，而国内主映流产品的躁频率在箱200狱～殃500Hz脸。运行稳定欧性方面，主盗要是指系统来在电压波动韵、负载波动工、电机参袍数变化、上却位控制器输双出特性变化东、电磁干扰穴、以及其他信特殊运行条嘱件下，维持僚稳定运惯行并保证一共定的性能指眠标的能力。里这方面国产插产品、包括埋部分台湾产装品和世界先境进水平持相比差距较涛大。傲在控制策略损上，基于电边机稳态数学抬模型的电压挑频率控制方急法和开环磁想通轨迹控制遗方法都虹难以达到良婚好的伺服特傍性，目前普最遍应用的是怜基于永磁电繁机动态解耦洒数学模型的伤矢量控介制方法，这抽是现代伺服见系统的核心卫控制方法。英虽然人们为阁了进一步提宝高控制特性腰和稳定顾性，提出了缺反馈线性化离控制、滑模浙变结构控制杜、自适应控沈制等理论，白还有不依赖转数学模肿型的模糊控胸制和神经元哈网络控制方咳法，但是大冬多在矢量控铜制的基础上犬附加应用这北些控制密方法。还有比，高性能伺保服控制必须验依赖高精度营的转子位置滔反馈，人们但一直希望取洪消这个匆环节，发展背了无位置传突感器技术（绵Senso隶rless拣Cont苍rol崭）。至今，蛇在商品化的搭产品中，采及用讨无位置传感越器技术只能枪达到大约京1蜻：亲100向的调速比，雨可以用在一猴些低档的对辰位置和速度夺精度要求不弹高的伺服控蜓制场合中，列比如单纯追惠求快速起停油和制动的缝蹲纫机伺服控宽制，这队个技术的高缓性能化还有制很长的路要途走。图3煌．馒筹交流伺服在坟我国的发展洽历史守我国从绘1970狗年代开始跟肢踪开发交流弓伺服技术，贺主要研究力鞋量集中在高圆等院校和科隆研单肯位，以军工烤、宇航卫星佛为主要应用伤方向，不考闷虑成本因素搜。主要研究爬机构是北京令机床所、立西安微电机榴研究所、中拿科院沈阳自读动化所等。亮80仪年代之后开舞始进入工业局领域，直到煮2000历年，国产伺扎服停留在小辱批量、高价冷格、应用面考狭窄的状态完，技术水平庆和可靠性难邮以满足换工业需要。变2000开年之后，随磨着中国变成汇世界工厂、传制造业的快价速发展为交恭流伺服提供舅了越来越大最的市场空间职，国内几家田单位开始推摆出自己品牌敢的交流伺服宰产品。目前敌国内主拆要的伺服品寨牌或厂家有坚森创（和利岛时电机）、颠华中数控、胳广数、南京加埃斯顿、兰雾州电机肚厂等。其中址华中数控、轨广数等主要摔集中在数控离机床领域。技术状况恶1乱．淡殖当前国内外筛交流伺服产扒品的水平殿交流伺服系饼统的相关技洪术，一直随疗着用户的需辉求而不断发邮展。电动机怎、驱动、传汁感和控别制技术等关炕联技术的不采断变化、造绑就了各种各叉样的配置。劝就电动机而输言，可以采工用盘式厚电机、无铁温芯电机、直抗线电机、外述转子电机等密，驱动器可凤以采用各种稻功率电子元舟件，传训感和反馈装毅置可以是不登同精度、性冠能的编码器妙、旋变和霍次尔元件甚至键是无传感器打技术，婶控制技术从政采用单片机叔开始，一直拖到采用高性臭能庙DSP菌和各种可编让程模块，以蛮及现代控梢制理论的实阔用化等等。益我们从筋2005碎年道11莫月在德国纽廉伦堡举办的耽SPS/I荒PC/Dr漫ives林展览上齿可以看到世府界范围内电脖气驱动、运椒动控制和相涨关软件的最锦新情况，其吴中交流伺服泉产品的菌亮点很多，茧代表了当前农的国际水平震。这里仅仅滩摘录几条，朱相对应的，岸国内厂商的违研发动胳向也对比进山行说明。猜封斩贝加莱（际B&R肌）工业自动愁化公司推出命的忘Acopo下sMult攀i特驱动系统采特用模块化的粥可扩展屋结构，每个代轴模块可以霉提供烈1愧到率2智个伺服轴控楼制，并集成拉了一个怖24VDC夹妈的辅助电墓源模块，为迈驱动器、控朽制器和外围虚设备提供了舱一个到直流退总线的链接棉，来获得开融路、饭短路和过载眠保护。其他还特性包括胆通过空气，兄油或水进行孝冷却的模块喝化设计，通灯过一斑个能量再生橡系统确保环留境的安全性揪。在国内，才我们还没有乎看到有厂商怒进行类似的满模锦块式设计，哥并在产品中碎融入机器安举全概念。临伸港艾尔默（修Elmo牙）公司展出拴了疤一系列伺服浪驱动器与控岗制器，包括悲最新的微型含数字伺砌服驱动器违Whist舱le集。这些火柴拨盒大小的驱酸动器尺寸虽闸仅为：冠5x4恭.6x进1.5cm名，但却滑能提供兄0.5k棍W渣的连续功率或（或敬1kW四的峰值功率蓄）。为当今手市场上最高漏功率密度刊与智能的伺艳服驱动器。绞相对应的，诵国内只有和饱利时电机公唇司推出了类兵似的智能数觉字勿伺服控制器扰——屡蜂鸟系列，眉该驱动器接丘受许24V暑～酿48VDC叨疼输入，可以挡提供立250W麦的仓连续功率和读500W菌的峰值功率读，尺寸为终10x8x喷2cm走，功率密度肆和铸Whist陵le箭相比有差诚距。但是集密成了高性能绸32昌位肆RISC岂芯片，提供繁RS232横、恋485桨串行通讯控多制功能和演32辛条运动指令吧，包括高级索的圆弧插补究指令，采用蜜14樱位绝对值磁尾性编码器。井07礼年越预计推出带茎16宣位绝对编码惠器的无刷伺桃服电机和带挨CAN棕通讯的驱动睬模块。补某钩艾默生控制聋技术（漆Emers买onCo谢ntrol灶Tech茶nique砍s京）公司展出玻了奖Unidr盲ive西及其他交、议直流驱动器受产品。垮Unidr业ive至驱动器覆盖鼓功率范围从位0.55~眉675k椒W珠，变换不同扁的控迹制软件可以氧驱动异步电观机、永磁同图步伺服电机户和无刷直流登电机。额定忌输出功率为真0.25~奉11kW贪挪的涨Varme俭ca滋型集成可变拿速度电机与剥可变速度驱溪动器味狸(VSD)配，具有闭者环矢量与分臂布式境本(Prox糟drive工)叉两个版本。瓦值得注意的矩是适合在潜刷在爆燃性气巷体中工传作的韵VSD旅系统慢堡(ATEX漠)充。而额定输拨出功率为于界0.55~芳400k恩W价的汪FLSD火驱动器，则北据妇称能在妻IIB元类或昂IIC蜂区悟1喝类耳2萍分类气体中萄工作。相对阳应的，国内绿伺服驱动器移厂商的事产品功率范债围多在鲁10KW少以下，而且资没有特殊防难护等级的商按品化产品面倡世，这方藏面国内外的受差距很大，劈也是未来国姓内伺服厂商数差异化竞争娘的方向。岗横翁Rockw君ellA笼utoma忍tion迎公司展出了屡Power扫Flex胁驱动技术。费Power贿Flex陡的发展路线闸图仁显示，将于筝2006~况07奥年出现的殿“壮公共工业协壳议痕跃(CIP)蜓协运动应用协纪议旷”忘，有望无缝爱同让步在同一系闸统中运行的至多轴伺服与纳变频驱动器偏中。在适合堤运动控制的碰工业协议方割面，我们还壳看到浙Beckh备off甜的岭Ether盟CAT浅，雨B&R黎的至Power奋Li具nk,D护anahe恋r锈下面的犹MEI担开发的恐SynqN趟et项，更Sieme匹ns粥的振Profi阅Net艰，还有久负择盛名的袍Serco亩s桂已经发展到帖Serco挣sIII缠。这些通讯盐协议都为多毒轴实时同步久控制提供了姿可能性，也肆被一些高端鹅伺服兼驱动器集成闪进去。在国聚内，甚至撕CAN俘这样的中低温端总线也没低有变成伺服逐驱动器的裕标准配置，董采用高性能痒实时现场总想线的商品化领驱动器还没锤有出现。这祖一方面是因攻为款我们的伺服之基本性能还辆没有达到相司应的水准，垃另一方面也货是因为市场末还没有发育仰到疑这个程度。酒可喜的是，批我们已经看斧到一些单位讽进行了有益狠的研发实践示，一方面消叹化敲国外的先进徐技术，一方当面尝试推出毙自己的总线扑标准。和利石时电机预计慕在自己的下列一岗代伺服产品吉中集成多种浊可选的通讯逃模块，其中岛包括会CAN兽、丝USB撑、原Firew梢are闹和壳Serco索s僚，才还有和利时彻电机和北航静联合开发的卷CANsm锡c怕（用于多轴甘同步运动控男制的总线）腾，习基于蓝牙无吨线通讯的模崭块也在研发家中。中科院撤沈阳高档数配控研发中心槽等个别单位廉也郊研发了自己拴的运动控制挎总线协议。妄容已施奈德电气废（吓Schne滴ider址Elect带ric变）这次展出纠的科Lexiu节m05秧型伺服控制虾器具有和闻VFD投变频器一样顶外形，目标飞是低成本应烂用。实际上添，利用变频猎器的批量生前产能力推出奥低禾端伺服，已正经成为一些利厂商的竞争裳手段。该公巨司旗下的柏Berge魔rLah才r淹品牌在其展食台匀上随处可见柳。其智能、乞集成电机与绿控制器产品磁蠢(Icla恋)性主要有以下猪三个电机版船本：聚步进电机、桶交流伺服电沈机与三相无偶刷直流电机腿。虾Icla汪（来源于捆“险集成、闭环情、执行器示”旗的首字母缩丝写）将电机怎、位置控制拌、功率电子写与反馈集成体在一个紧凑她单元中。这爬种灯一体化设计超的思路在美膏国的穷Anima纲tics且等公司身上掉也体现得很灾明显，来自询德国的蛋AMK乔公司也有类肠似的产品。结这是真正的音机电一体化磨产品，为设剩计者带来了总一系列刮的工程挑战毅，包括电磁羽兼容、热控轨制、元器件凝小型化、特铲殊的结构设艰计等。在国讲内，舌没有见到有总厂商推出自奔主知识产权各的产品。这助谈包米勒（金Baumu蛋ller气）公司提供厉的带集成行羞星齿轮传动始系的高性能弱伺服电机，前拥有匠高达轮98兰％的效率和鲜很低的噪音奥；直接驱动饰型高力矩伺做服电机，可虾以在军100啄～患300rp肾m撤范围内输出夸13500唱Nm笼。在国内，们我们看到和辛利时电机公踢司在其海豚法系列低压无予刷亲伺服电机系某列中提供了茅类似的带集命成行星齿轮搬减速器的产悟品，深圳步秩进也宣称可炉以细提供带减速邻器的步进化咐伺服电机。屿在直接驱动撞力矩电机市禾场，成都精揉密电机厂可贸以凤提供定制化监的电机组件美，但是需要棒客户另外加浙装反馈装置钩和第三方驱及动器。氏句增安川电机欧英洲公司（训Yaska靠waEl扇ectri祥cEur弹ope对，来YEE垂）展出了其浓广受欢迎的刘通用探Sigma今II摧型伺服电机汤。作YEE拨的其他进展衬包括正在开君发中的额定骡功率乳0.5~5匆kW杯防爆络及遵循锁ATEX刷标准的交流旺伺服电机。丑安川公司的花另一项开发目成果是输出编功率高达朽500k讯W屡的高功率伺绿服电机。该范项目的商品令化预计将于义2007拣年完成。从思中我们可爸以看到国际危大厂向专用沸化、大型化堡伺服发展的割动向。劫2慌．坐狗技术发展方通向嫁现代交流伺始服系统，经访历了从模拟枯到数字化的到转变，数字遭控制环已经斜无处不在，衣比如换田相、电流、也速度和位置振控制；采用洽新型功率半尘导体器件、缠高性能密DSP滚加挂FPGA索、以及浆伺服专用模令块（比如转IR厌推出的伺服孝控制专用引埋擎）也不足洽为奇。国际乘厂商伺服产沉品每柔5潜年就会换代给，新的功率慌器件或模块航每阳2奖～雅2.5滑年就会更新炉一次，新的轻软件算法则饼日新月缠异，总之产另品生命周期芽越来越短。剥总结国内外估伺服厂家的摇技术路线和誉产品路线，溪结合市纳场需求的变悄化，可以看等到以下一些脊最新发展趋含势。劫i.膨高效率化聚尽管这方面垒的工作早就岸在进行，但士是仍需要继惠续加强。主很要包括电机钻本身的高效菌率奖比如永磁材崭料性能的改辰进和更好的尼磁铁安装结唤构设计，也闯包括驱动系挎统的高效率环化，包括逆继变器驱动电啄路的优化，肥加减速运动美的优化，再月生制动和能乞量反馈以及桶更群好的冷却方说式等。州ii.低直接驱动剑直接驱动包忧括采用盘式筐电机的转台叛伺服驱动和淘采用直线电浴机的线性伺跟服驱动，由钓于宗消除了中间糠传递误差，卖从而实现了异高速化和高颜定位精度。期直线电机容直易改变形状飞的寇特点可以使阳采用线性直嫂线机构的各圣种装置实现扒小型化和轻灭量化。氧iii.黑高速、高精慢、高性能化盖采用更高精罩度的编码器踏（每转百万灾脉冲级），广更高采样精疮度和数据位辱数、速度更棍快约的播DSP君，无齿槽效帅应的高性能玻旋转电机、棕直线电机，水以及应用自农适应、人工壮智能择等各种现代电控制策略，村不断将伺服凯系统的指标修提高。住iv.敏一体化和集父成化编电动机、反熔馈、控制、秩驱动、通讯穗的纵向一体性化成为当前裂小功率伺服咽系统的一个歼发乡展方向。有花时我们称这韵种集成了驱货动和通讯的悉电机叫智能种化电机（揪Smart护Moto粒r灰），覆有时我们把溪集成了运动堡控制和通讯赢的驱动器叫病智能化伺服胳驱动器。电震机、驱动和岁控悼制的集成使喂三者从设计语、制造到运标行、维护都逆更紧密地融捎为一体。但换是这种方式钉面精临更大的技鸟术挑战（如耻可靠性）和忙工程师使用拌习惯的挑战仙，因此很难畏成为主流，火在壮整个伺服市东场中是一个松很小的有特尾色的部分。搁v.崇通用化晌通用型驱动留器配置有大绿量的参数和韵丰富的菜单纯功能，便于摆用户在不改构变硬件配置繁的绢条件下灿,铁方便地设置况成呢V/F咐控制、无速爆度传感器开贸环矢量控制薄、闭环磁通牲矢量控制、捏永磁无刷交焰流伺服电动滔机控制及再铸生单元等五滤种工作方式恳，适用于各淹种场合，可额以咽驱动不同类这型的电机，鸽比如异步电剪机、永磁同涉步电机、无枪刷直流电机械、步进电机鼓，茫也可以适应矛不同的传感牛器类型甚至烛无位置传感同器。可以使陵用电机本身李配置的反馈索构菊成半闭环控涌制系统，也族可以通过接孝口与外部的论位置或速度策或力矩传感幼器构成高精擦度净全闭环控制凤系统。遵vi.寿智能化滴现代交流伺碧服驱动器都抵具备参数记胃忆、故障自瞒诊断和分析洞功能，绝大丘多数进口驱闪动反器都具备负搅载惯量测定蜂和自动增益笨调整功能，硬有的可以自苏动辨识电机慨的参数，自伴动接测定编码器暮零位，有些扮则能自动进拿行振动抑止敲。将电子齿犬轮、电子凸成轮、同步跟端踪、码插补运动等鸭控制功能和羞驱动结合在水一起，对于台伺服用户来贤说，则提供效了更好的体四验。往vii.纺网络化和模度块化宅将现场总线亦和工业以太朽网技术、甚幸至无线网络谊技术集成到偿伺服驱动器雪当中，已经促成弹为欧洲和美秧国厂商的常僻用做法。现或代工业局域趴网发展的重五要方向和各催种总线标准吓竞碎争的焦点就疏是如何适应旨高性能运动稠控制对数据刺传输实时性迎、可靠性、季同步性的要聚求。肝随着国内对鼠大规模分布歼式控制装置倾的需求上升滨，高档数控敞系统的开发慰成功，网络愤化赌数字伺服的辅开发已经成皆为当务之急攻。模块化不码仅指伺服驱迎动模块、电俗源模块、再炊生网制动模块、亡通讯模块之仿间的组合方劝式，而且指跑伺服驱动器揭内部软件和区硬件的模块某化和可重用。助viii.融接从故障诊断傻到预测性维届护杯随着机器安昌全标准的不渣断发展，传肆统的故障诊鼓断和保护技拦术（问题发科生的时候判燕断基原因并采取寒措施避免故石障扩大化）谜已经落伍，三最新的产品辟嵌入了预测捎性维护技术饮，公使得人们可炊以通过摇Inter触net削及时了解重冤要技术参数挣的动态趋势宣，并采取预岔防性措施。聚比如：关注险电流的升高猫，负载变化蚁时评估尖峰唐电流，外壳踩或铁芯温度陷升高时监视链温缸度传感器，鞋以及对电流万波形发生的织任何畸变保厅持警惕。奇ix.浆专用化和多凯样化旬虽然市场上代存在通用化妖的伺服产品跌系列，但是榆为某种特定栋应用场合专旨门设计制造背的嗽伺服系统比病比皆是。利帅用磁性材料煮不同性能、陈不同形状、步不同表面粘妻接结构（朱SPM厚）另和嵌入式永贤磁（窝IPM喇）转子结构梦的电机出现刻，分割式铁优芯结构工艺凶在日本的使锁用使抱永磁无刷伺程服电机的生冲产实现了高朝效率、大批着量和自动化滑，并引起国资内厂家的研猜究。放x.偶小型化和大才型化我无论是永磁特无刷伺服电纺机还是步进受电机都积极拉向更小的尺冰寸发展，比棵如株20俭，串28恨，笔35mm依搂外径；同时慧也在发展更昨大功率和尺拔寸的机种，掉已经看到太500KW知旺永磁伺服电某机的出现。热体现了向两铲极化发展的狭倾向。盒xi.构其他动向驾发热抑制、伞静音化、清版洁技术等。市场状况怠1斧．还典欧美和国内堤市场规模以辨及基本走势犯根据崇ARC2皆001汽年的报告，哑当年全球伺昨服驱动的市仆场规模是柏20.67尝度亿美元，笔01逝年到祝06挣年的复合增匠长率在蜡7洋％以上，预友计全球伺服棵系统的市场矿规模在芦2006爬年会达到杯29鹊亿美金朽左右（这个瓣预测包括了贱交流伺服和脏步进电机）锯。现在回过拒头来看，恐飘怕已经不止荒这个数输据，这中间华经历了兰911医等因素造成点的乓02福、利03取年的市场衰滔退和揪04地年之后的恢瓶复性增长。纹预计未来几饭年增长率会么有所提高。疮国内交流伺击服的市场规企模垮2006徒年估计在开20虏亿人民币左南右，市场规己模近恼3晃年一直保持丛了生大于颠25正％的年复合丧增长率，在宋所有自动化穗产品中当属屡发展最快之伍列。而且随旷着世界制惩造业加速向灵中国转移，骄国产数控装途备在国家政挂策的扶持下餐快速向高性勿能、高附加经值发展，趟国产交流伺匹服系统的性雁价比快速提溪高，交流伺桑服系统的市垮场会继续保换持快速增长融的势纷头，预计从誓2007肺到安2023件年，年平均要增长率会维吊持在汁20穷％以上。但陵是平均单价辨也将随忌着竞争加剧趣不断下降，洁每年大约下龄降边10狗％。衔中国伺服产紫品的用户区阔域主要分布壶在华东、华珠南和华北，陡其中华东市悦场（上海、声江浙和纸山东）占化45筋％，以广东刮为主的华南厕和以京津为遍主的华北各舱为烈15轻％左右。华赔中和东北大勾约是椒10微％。华东市嘴场是伺服最慢大的消费市零场，而且这搅个趋势会持袖续下去。难伺服驱动厂侧商面临用户秋和父OEM立厂家不断变悬化的需求的障挑战，伺服听驱动器的上甜位机可以泰是蚕CNC翻系统、通用矿运动控制器舍和俘PLC谦，还有各种单嵌入式控制舍器，他们必蚁须不断推出过多教样化的产品判，满足所有驻运动控制领杂域的要求。概从功率范围结上，当前右100W热～蜜2000W捞客是主皆流，大约占西整个伺服市诵场的购70外％，而傲10KW突以下的品种发占到姜90棋％。在转速宾范围上，大宪约留50苦％鸡_____虫__胞的用户需要孝3000r拆pm糖以内的电机桌，另外钥40删％需要舒3000静～家6000板转，不到歼10祥％的挑人需要备10000赛rpm者或以上转速决的电机。颂分析当前国旷内用户的购艳买因素，占蝶前三位的是猎稳定可靠性路、价格和服晒务。这也说牌明目前涛国内交流伺泽服市场还处连在较低级的雀阶段，对性滔能和功能的东充分利用没驻有摆在重要刃位置。子从长远来看绞，伺服厂商丧的关键成功睁因素应该是探产品的性价慧比、可靠性漠、技术含量币、以及贱市场份额和求品牌影响力懂。饭2迷．毯垂国内市场品禽牌竞争状况耍：肾国内交流伺些服市场当前蝇品牌竞争情责况和仔10比多年前的变劝频器市场非疫常类似。当晴时进居口（主要是夹日本富士和腾三肯）产品抗占据了仙90峰％以上的市园场份额，经织过棚10阿年的奋斗，盘国产变频器绪已经占据了蒙中低端市场内，在整个市贵场份额上与粗进口产品二眼分天下，并爆涌叠现了利德华般福、森兰等退一批有实力徒、也有技术浙的厂商，其铸中利德华福落在大功率变且频横器细分市场倘上取得绝对肯的领先优势您。脂目前，国外盒品牌占据了株中国交流伺葛服市场贝85些％左右的份杯额，他们来井自日本、德档国币和美国，日火本品牌有安赶川、发那克洪（肿Fanuc严）、三菱电裹机、松下、园三洋、富士夜等；美雹国有罗克维和尔（桶Rockw俱ellA矮utoma价tion涉）、达那赫说（捏Danah谦er原）、帕克（苹Parke肌r木）等；德鄙国有西门子洽（推Sieme乎ns水）、博世力言士乐（估Bosch政Rexr胁oth秆）、施奈德嘴（割Schne汤ider犹）等。俱其中，日本挥品牌以良好拉的性能价格绣比和较高的鼓可靠性占据订了超过飞50医％的最大市录场敲份额，在中宁小型盛OEM债市场上尤其受具有垄断优赌势，而且本绸地化生产的冰策略进一步臂增好加了在价格盈和快速交货误方面的筹码化；欧美品牌悦在高端设备凭和生产线上木比较有竞争见力，其市场任策略是高性保能、高价格评，以全套自新动化解决方趁案作为卖点晃，总的市场诸占语有率大约在萄35裤％，最近这耗些高端品牌感也不断寻找赚本地合作伙克伴力图打入娱中低端市喊场，并不甘登心被日本品匪牌积压市场鲁空间。所最近扯2件、悟3价年来自台湾馒的伺服厂商换在国内设厂凉，并加大了丑市场推广的校力度，主要贼是垃台达和东元院，其技术水柔平和价格水占平都居于进字口中端产品摆和国产品牌咸之间，在竞勒争宣中主要突出滑性价比优势萄，对国产品年牌带来了新朴的竞争压力领，市场占有已率从几年前适的渴微不足道提粪高到大约茄5付％。场中国国内的宪品牌主要有且时光科技、顾华中数控、婶广数、兰州戚电机等，最哑近出现了南求京埃斯顿、编上海鄂尔多要斯等厂家，跪粗略计算，追宣称推出交板流伺服产品帜的国产厂家拣不葵下国20助个。其中时龟光科技面向瞧整个自动化透产业机械市浩场提供步进累、无刷、伺炉服等垃系列产品，厉在技术上和鱼品牌上有一断定优势；华聪中数控、广群数和兰电等栋主要集中在罪数派控机床行业尼，伴随着这作几年数控行辅业的大发展翼，他们的出障货量也保持彼了快速增长苦，际积累了相对课较强的实力编；国产品牌急产品功率范迁围多在稿5KW更以内，技术驶路线上与日袋系产品接近帮，目前总市曾场占有率在艰10查％左右。座展望未来，臭随着伺服价犁格的不断下膨降、交流伺卖服的市场接苏受度不断上绞升，中低端谢市熊场有非常大申的增长空间祝，因此本土庆厂商仍将有皂很大作为；醒同时台湾、热日本厂商也冰将冶在整个市场水的扩大中获姨益，欧美品甲牌的市场占宪有率将逐渐甚下降，但仍常将保持很高县的毛利水平。席根据机械工绑业研究院产纷业与市场研牲究所哭05雁年做的市场匹调查，目前谷国内市场上好覆盖乱面最广的煤10钩个品牌分别袄是：西门子盘、三菱、安烘川、兰电、能松下、牌Fanuc贴、华中数控钱、症ABB廉，和利时电斧机和脚AB(址属于忠Rockw根ellA陆utoma杯tion)腹。其中西门螺子和三菱品悟牌覆盖以率在盐30翁％以上，怪AB彻在掏3.7%日，其他品牌湿均在教10唯～师20增％之间。调迷查显示国产沉企业比问如时光科技方、华中数控誉、兰州电机辩等企业，经较过多年的研坐发推广，在皂这个市场中助做的有声有戏色，在产品脚覆盖面上占豪有一席之地纳，但是国产启品牌的客户欣忠诚度和影即响么力明显不如剑进口品牌。脖用户选择进快口品牌和国阳产品牌的比潮例为大约兽4冲：桥1冻，国产品吴牌没有进入斑用户首选品位牌的前捆5饰名。虽然和载利时电机和榆华中数控分流列未来需求蒙品牌浴的第吸6糟位和第南7富位，但是面虾临日本和台液湾产品本地俱化生产之后仔日益激烈的拥竞争，中否小功率通用域伺服产品价沿格持续下降雅，利润率越狸来越低。国蝶产品牌不仅董在产品的性湖能、仅质量与品种遵上都有所欠丘缺，在技术举储备、生产嘴能力和资本想实力上的巨蚊大差距更不简是哪一两天可以会弥补。国产凶品牌要想突停围，除了需藏要耐心和持猪续投入之外担，还需要在净竞麦争策略方面蚀走差异化路溜线。总之，副中国品牌厂惰商同时面临涌巨大的挑战刚和发展机会嗓，右任重而道远贞。右3专．粱李交流伺服的陶行业应用眉现代交流伺斩服系统最早彼被应用到宇华航和军事领的域，比如火枝炮、雷达控崭制。逐渐进价入遮到工业领域仿和民用领域作。工业应用夺主要包括高赵精度数控机奏床、机器人葛和其他广义剃的举数控机械，裙比如纺织机惕械、印刷机效械、包装机寇械、医疗设哑备、半导体牺设备、邮政惑机毕械、冶金机廊械、自动化宝流水线、各鸦种专用设备港等。其中伺润服用量最大失的行业依次擦是：剃机床、食品头包装、纺织万、电子半导谅体、塑料、肢印刷和橡胶卵机械，合计捞超过呀75凭％。膨i.播在数控机床欣中使用永磁柿无刷伺服电你机代替步进办电机做进给芒已经成为标眠准，部分泥高端产品开驻始采用永磁龟交流直线伺始服系统。在躬主轴传动中舅采用高速永划磁交流伺孕服取代异步央变频驱动来将提高效率和盒速度也成为平热点。狗90暑年代以来，碌欧、美、误日各国争相微开发应用新萄一代高速数愈控机床，功补高速电主轴斤单元转数在披30000鼓rpm略～患10000叛0rpm亩，工作台的椅进给速度在徒分辨率为仁1μm抖时达到和100m峰/min矛，弯甚至之200m彼/min疑以上亩,础在分辨率为法0.1μs乓等时，在汁24m崇/min民以上。当今总数控机床付突出高速、我高精、高动钥态、高刚性狗的特点，对毅位置系统的子要求包括：夕定位速度逼和轮廓切削饱进给速度；勿定位精度和巴轮廓切削精女度；精加工揭的表面粗糙原度；在外敢界干扰下的宾稳定性。这已些要求的满败足主要取决碑于伺服系统亭的静态、动叼态特性。咬我们已经看洽到国产伺服占系统比如广僻数的产品在档经济型数控豪机床上的广根泛应用，秤但是在中高养档数控机床麦上采用国产糠伺服系统仍娱然面临困难慨，性能是一影个重要方鹿面，还有就款是稳定性和荡可靠性，或坊许品牌效应百也是难以短纵时间逾越的越障碍。龙ii.拖在机器人领季域，无刷永诞磁伺服系统为得到大量应消用。工业机瓜器人拥有多隆个自由度，乳每台工业机只器人需要的承电机数量在婚10肾台以上。目岭前世界范围素内工业机器沸人拥窗有量超过甘100矿万台，机器疑人的需求量准年增长在圆30您％以上。国波际上工业机姑器人绝采用的伺服尖系统属专用毫系统，多轴寿合一，模块拔化，特殊的多散热结构，零特殊的控烫制方式，对璃可靠性要求疑极高。国际慨机器人巨头童都有自己的丰专属伺服系数统配套，替比如安川、摆松下和航ABB议，这方面国姐内差距明显锣。国产工业华机器人厂家自仍然在延采用标准的毫进口交流伺剩服系统，国野产伺服系统箩想进入工业堆机器人配套汤领域，就导更加遥远。费不过，我们扰也看到在一桐些特殊机器悼人领域，比痛如反恐防爆冬机器人、望矿井救灾机柄器人等轻便喂移动机器人届，采用了国绣产基于低压碗直流供电的才微型无刷挺伺服系统，怒比如和利时谋电机的蜂鸟度系列就获得荡了成功。当呆然，在更广致泛的机器螺人领域，需头要的不仅仅蹈是交流伺服挺电机，还包求括各种其他侵微特电机，谎如直流伺章服电机、直羡线电机、测范速发电机、不旋转变压器应、力矩电机浆等。伐iii.潮纺织行业当讨前应用伺服副的比例很低妻，但却是未付来交流伺服于大批量应用颗的重要行显业之一。从封90夏年代初期至支今已经废15鲁年，纺织行掏业技术进步惧主要是依靠门变频化、至PLC弯化。只有少拦量纺织机械奔采用了高档符伺服技术，庄用于提高精户度和效率，兴目仙前已有高档浙梳棉机、带速自调匀整的物并条机、新进型粗纱机、拼数控细纱机把、分条整街经机、浆纱讨机、园网印迁花机等设备毙应用了交流牌伺服。无梭偷织机上已经薪开始采用倾带交流伺服退的电子送经寇和电子卷取粒，印染设备闷上也要用到根伺服系统。烤这些设备眨每年的伺服巡用量在捐2娘、恐3乡万套左右，涉且几乎全部言是进口产品愉，如锁Lenze异、府Danah旧er配、瓣Sieme违ns绣和摸Baumu轿ller冬，还有三菱孤和松下等。辈价格是制约绪交流伺服大害面积普及恩的主要因素织，国产产品辱虽然在价格泊上有一定竞物争优势，但知是性能指标闲、可靠性杂和环境适应稀性等方面存乖在欠缺，还高需要在品牌施塑造、服务熟、交货期等捆方面不断弊改进。在如来下两个方面聋，我们可以坦看到国产伺筛服厂家的成税功案例，一棒个是在工青业缝纫机上秒，近几年国馋产伺服控制穗器逐渐取代妻台湾和其他滥进口品牌变恶成市场主摘流，凭借低闹成本的电机雷、简单的低嘉线数编码器堪，以及集成瞒控制和驱动浩，在解决立了批量稳定嘴性之后，象哥上海鲍麦克书斯这样的国碌内品牌获得省了成功。每持年数十万畜台的产量，倘这可能是未聪来几年里，宋低档伺服最愤大的市场了推。另外一个钻紧密结合井用户需求进轻行创新开发辅的案例，可平以举和利时额电机开发的膨络丝机控制测系统。辜“沃络俘丝机盒”屠是属于织造夕前工序的精愿密工艺设备沟，将各种天漏然丝络成各琴种规格的柱该状、辽宝塔形、双私锥形筒子，趣供用于染色刺、整经、针卖织等后道工何序。该公司沸充分利用路自己在步进桶、无刷、伺脉服、运动控赤制、网络通嘴讯等方面的储综合技术，彻通过和国满内最大纺机膏集团的密切材合作，开发负成功了精密钓络丝机控制恳系统，其核愚心是利用烤高动态的伺译服横动电机按以及数字卷甚绕技术，取薪代传统的机坏械传动而实幸现单锭化呼和数字化，恒每锭之间依暂靠加CAN箩总线联系，毙是无轴技术充应用的典范培。该产品的乱研发成功充晨分体现了国碑内厂商的竞言争能力，为滑国产伺服厂撕商开辟了参局与市场竞争的新路。姥iv.借无轴（电子正轴）传动技舅术在印刷机船上应用，也狱是目前全球吹印刷企业和脖机械制造委商的焦点。分无轴传动就央是用多个单晕独的伺服电悲机取代传统美的机械传动惰链，伺服欣驱动器之间症依靠高速现莲场总线进行砍联系，通过墨软件保证各保伺服轴对内触部的虚拟详数字电子轴秆保持严格同急步。采用无枕轴传动技术辟为印刷机的府生产制造、忧为印刷业漆服务革命带偏来了最佳解炭决方案，目术前欧洲迅50巧％的凹印机影采用了无轴述技术，日拍本也有卷30蛋％以上采用爱。其他采用世无轴传动的恶机械包括卷沸筒纸印刷机盒、柔印机、抹上光机、烫板金机、模切六机等各类印疑刷设备。这纽一领域最顶荣级的伺服控守制解