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Tech_Note：如何避免伺服電機在臨界真空狀態(tài)放電？
措施一：采用低壓直流線圈的伺服電機 即使真空腔在抽真空或恢復大氣壓過程中途徑上述臨界狀態(tài)，低壓直流線圈的伺服電機也不會出現(xiàn)真空放電。所以真空環(huán)境應用，建議優(yōu)選低壓直流線圈的伺服電機。 金士力科技KECM/KSSM系列直流線圈伺服電機的功率及線圈電壓如下： 100W：24VDC、 400W：24/48VDC 750W：48VDC 措施二：處于臨界狀態(tài)時伺服電機的線圈不通電 在真空腔抽真空或恢復大氣壓途徑臨界真空狀態(tài)時，伺服驅(qū)動器斷電，或不給伺服驅(qū)動器使能信號，讓伺服電機線圈不通電，也可避免電機真空放電。 大功率（1KW及以上）伺服電機，通常都用采用交流線圈，建議采用此措施避免真空放電。 金士力科技KECM系列的大功率伺服電機的功率及線圈電壓如下： 1KW：單相220VAC 1.8/3.8KW ：三相380VAC（可定制三相220VAC）
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工業(yè)機器人行業(yè)運行情況及發(fā)展趨勢分析
我國已經(jīng)連續(xù)八年成為全球最大的工業(yè)機器人消費國，在勞動力人口下降和“用工荒”的背景下，“機器換人”成為我國制造業(yè)自動化改造、實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的關鍵。由工業(yè)和信息化部等15個部門聯(lián)合印發(fā)的《“十四五”機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確提出，到2025年，我國成為全球機器人技術創(chuàng)新策源地、高端制造集聚地和集成應用新高地。同時，伴隨下游需求端制造業(yè)回暖、新能源和醫(yī)療器械等領域快速發(fā)展、制造業(yè)對自動化改造需求大幅增加、疊加我國核心零部件配套能力逐步提升，預計我國工業(yè)機器人行業(yè)在未來幾年行業(yè)發(fā)展空間較大。 一、工業(yè)機器人行業(yè)概況 （一）工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈分析 工業(yè)機器人行業(yè)上游為核心零部件環(huán)節(jié)（包括減速器、伺服系統(tǒng)、控制器等），中游為工業(yè)機器人本體制造環(huán)節(jié)，下游為系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)[1]。核心零部件環(huán)節(jié)附加值最高。據(jù)頭豹研究院統(tǒng)計，上游核心零部件中控制器與減速器兩項成本占比超70%，本體制造環(huán)節(jié)約占20%左右。這主要是由于工業(yè)機器人的核心功能主要由控制系統(tǒng)與驅(qū)動系統(tǒng)提供，而控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)屬于工業(yè)機器人核心零部件環(huán)節(jié)，且技術壁壘相對其他環(huán)節(jié)更高，因此核心零部件制造環(huán)節(jié)生產(chǎn)成本占比更高。 中游本體制造商眾多且競爭激勵，且國內(nèi)工業(yè)機器人企業(yè)生產(chǎn)成本顯著高于國際企業(yè)，難以形成價格優(yōu)勢，因此，中游本體制造環(huán)節(jié)，我國企業(yè)市場份額相對較少。我國下游系統(tǒng)集成商雖然企業(yè)數(shù)量較多但普遍規(guī)模較小，但在中低端領域具備價格與服務優(yōu)勢。
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一、?關于步進電機發(fā)熱 1、?為什么步進電機會發(fā)熱？ 我們通常見到的各類電機，內(nèi)部都是有鐵芯和繞組線圈的。繞組有電阻，通電會產(chǎn)生損耗，損耗大小與電阻和電流的平方成正比，這就是我們常說的銅損，如果電流不是標準的直流或正弦波，還會產(chǎn)生諧波損耗；鐵心有磁滯渦流效應，在交變磁場中也會產(chǎn)生損耗，其大小與材料，電流，頻率，電壓有關，這叫鐵損。銅損和鐵損都會以發(fā)熱的形式表現(xiàn)出來，從而影響電機的效率。步進電機一般追求定位精度和力矩輸出，效率比較低，電流一般比較大，且諧波成分高，電流交變的頻率也隨轉(zhuǎn)速而變化，因而步進電機普遍存在發(fā)熱情況，且情況比一般交流電機嚴重。 2，為什么高低溫步進電機、伺服電機發(fā)熱比普通電機高？ 高低溫電機的線圈材料需要耐更高溫度，絕緣強度更高，所以散熱性能比一般的伺服電機的線圈差一些，但不會影響電機的高溫性能。 3，步進電機發(fā)熱隨速度變化的情況： 采用恒流驅(qū)動技術時，步進電機在靜態(tài)和低速下，電流會維持恒定，以保持恒力矩輸出。速度高到一定程度，電機內(nèi)部反電勢升高，電流將逐步下降，力矩也會下降。因此，因銅損帶來的發(fā)熱情況就與速度相關了。靜態(tài)和低速時一般發(fā)熱高，高速時發(fā)熱低。但是鐵損(雖然占的比例較小)變化的情況卻不盡然，而電機整個的發(fā)熱是二者之和，所以上述只是一般情況。? 4，?發(fā)熱帶來的影響 電機發(fā)熱雖然一般不會影響電機的壽命，對大多數(shù)客戶沒必要理會。但是嚴重時會帶來一些負面影響。如電機內(nèi)部各部分熱膨脹系數(shù)不同導致結(jié)構應力的變化和內(nèi)部氣隙的微小變化，會影響電機的動態(tài)響應，高速會容易失步。又如有些場合不允許電機的過度發(fā)熱，如醫(yī)療器械和高精度的測試設備等。因此對電機的發(fā)熱應當進行必要的控制。 5，?如何減少電機的發(fā)熱： 減少發(fā)熱，就是減少銅損和鐵損。減少銅損有兩個方向，減少電阻和電流，這就要求在選型時盡量選擇電阻小和額定電流小的電機，對兩相電機，能用串聯(lián)的電機就不用并聯(lián)電機。但是這往往與力矩和高速的要求相抵觸。對于已經(jīng)選定的電機，則應充分利用驅(qū)動器的自動半流控制功能和脫機功能，前者在電機處于靜態(tài)時自動減少電流，后者干脆將電流切斷。另外，細分驅(qū)動器由于電流波形接近正弦，諧波少，電機發(fā)熱也會較少。減少鐵損的辦法不多，電壓等級與之有關，高壓驅(qū)動的電機雖然會帶來高速特性的提升，但也帶來發(fā)熱的增加。所以應當選擇合適的驅(qū)動電壓等級，兼顧高速性，平穩(wěn)性和發(fā)熱，噪音等指標。 二、如何改變步進電機旋轉(zhuǎn)反向？ 步進電機安裝后，如果實際旋轉(zhuǎn)方向與所需旋轉(zhuǎn)方向相反，且不方便通過修改控制程序改變電機旋轉(zhuǎn)方向時，可以通過交換電機引線A+、A-（或者交換B+，B-）與驅(qū)動器的接線順序，改變電機旋轉(zhuǎn)方向。 三相步進電機可通過對調(diào)三相中的任意兩相來實現(xiàn)反向。
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一、高創(chuàng)驅(qū)動器內(nèi)部的加速度設置太低導致J1報警 如果高創(chuàng)驅(qū)動器內(nèi)部的加速度設置太低，而PLC的指令脈沖加速度太高，導致伺服電機指令偏差過大，伺服驅(qū)動器出現(xiàn)J1位置誤差超限報警。 二、高創(chuàng)驅(qū)動器和伺服電機漏電導致空開跳閘 解決方法：將驅(qū)動器接地端可靠接地 三、第三方伺服驅(qū)動器的與西門子PLC的Profinet?I/O通訊 1，ABB 的E180、E190系列伺服驅(qū)動器，可支持與西門子PLC的Profinet I/O通訊。驅(qū)動器標配單軸運動控制功能，以及各種通訊協(xié)議：EtherCAT，PowerLINK，Profinet I/O，Modbus TCP，Ethernet IP。 2，只有西門子伺服驅(qū)動器的Profinet是全模式（如多軸聯(lián)動、插補）控制總線，其他第三方伺服驅(qū)動器（包括ABB）都是Profinet I/O與西門子PLC通訊，除了不能聯(lián)動和插補，其他功能都一樣。
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一、?關于步進電機發(fā)熱 1、?為什么步進電機會發(fā)熱？ 我們通常見到的各類電機，內(nèi)部都是有鐵芯和繞組線圈的。繞組有電阻，通電會產(chǎn)生損耗，損耗大小與電阻和電流的平方成正比，這就是我們常說的銅損，如果電流不是標準的直流或正弦波，還會產(chǎn)生諧波損耗；鐵心有磁滯渦流效應，在交變磁場中也會產(chǎn)生損耗，其大小與材料，電流，頻率，電壓有關，這叫鐵損。銅損和鐵損都會以發(fā)熱的形式表現(xiàn)出來，從而影響電機的效率。步進電機一般追求定位精度和力矩輸出，效率比較低，電流一般比較大，且諧波成分高，電流交變的頻率也隨轉(zhuǎn)速而變化，因而步進電機普遍存在發(fā)熱情況，且情況比一般交流電機嚴重。 2，為什么高低溫步進電機、伺服電機發(fā)熱比普通電機高？ 高低溫電機的線圈材料需要耐更高溫度，絕緣強度更高，所以散熱性能比一般的伺服電機的線圈差一些，但不會影響電機的高溫性能。 3，步進電機發(fā)熱隨速度變化的情況： 采用恒流驅(qū)動技術時，步進電機在靜態(tài)和低速下，電流會維持恒定，以保持恒力矩輸出。速度高到一定程度，電機內(nèi)部反電勢升高，電流將逐步下降，力矩也會下降。因此，因銅損帶來的發(fā)熱情況就與速度相關了。靜態(tài)和低速時一般發(fā)熱高，高速時發(fā)熱低。但是鐵損(雖然占的比例較小)變化的情況卻不盡然，而電機整個的發(fā)熱是二者之和，所以上述只是一般情況。? 4，?發(fā)熱帶來的影響 電機發(fā)熱雖然一般不會影響電機的壽命，對大多數(shù)客戶沒必要理會。但是嚴重時會帶來一些負面影響。如電機內(nèi)部各部分熱膨脹系數(shù)不同導致結(jié)構應力的變化和內(nèi)部氣隙的微小變化，會影響電機的動態(tài)響應，高速會容易失步。又如有些場合不允許電機的過度發(fā)熱，如醫(yī)療器械和高精度的測試設備等。因此對電機的發(fā)熱應當進行必要的控制。 5，?如何減少電機的發(fā)熱： 減少發(fā)熱，就是減少銅損和鐵損。減少銅損有兩個方向，減少電阻和電流，這就要求在選型時盡量選擇電阻小和額定電流小的電機，對兩相電機，能用串聯(lián)的電機就不用并聯(lián)電機。但是這往往與力矩和高速的要求相抵觸。對于已經(jīng)選定的電機，則應充分利用驅(qū)動器的自動半流控制功能和脫機功能，前者在電機處于靜態(tài)時自動減少電流，后者干脆將電流切斷。另外，細分驅(qū)動器由于電流波形接近正弦，諧波少，電機發(fā)熱也會較少。減少鐵損的辦法不多，電壓等級與之有關，高壓驅(qū)動的電機雖然會帶來高速特性的提升，但也帶來發(fā)熱的增加。所以應當選擇合適的驅(qū)動電壓等級，兼顧高速性，平穩(wěn)性和發(fā)熱，噪音等指標。
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