Logotype ServoStar Gear ServoStar
  • +7 (495) 144 53 46
    Вернуться

    Серводвигатели. Обзор компаний производителей.

    Технологии серводвигателей не теряют актуальности год от года: активно разрабатываются конструкции со встраиваемыми электродвигателями, модели с компактными корпусами из нержавеющей стали, головками с планетарной передачей и даже со встроенными приводами.

    Серводвигатели могут различаться формой, размерами и конструкцией – от больших низкоскоростных прямопри-водных роторных двигателей с большим крутящим моментом до компактных устройств с малоинерционым ротором, обеспечивающим оптимальный разгон и торможение, безкорпусных двигателей, линейных двигателей, создающих большую тяговую силу при огромных ускорениях и скоростях. В сочетании с современными приводами, поддерживающими новейшие алгоритмы контроля, нынешние серводвигатели предоставляют пользователям высочайший уровень контроля перемещений в огромном числе приложений.

    Наиболее востребованные особенности серводвигателей

    Чтобы представить тенденции в этой области, журнал Control Engineering и компания Reed Corporate Research, входящая в состав Reed Business Information (www.reedbusiness.com), провели опрос подписчиков об их взглядах и предпочтениях в отношении электрических серводвигателей при помощи электронной почты. Обсуждаемые здесь результаты основаны на 134 ответах, полученных в декабре 2005 года от подписчиков, занимающихся оценкой, подбором, установкой и/или закупкой серводвигателей и консультированием в данной области. В их числе 51% респондентов, применяющих серводвигатели на собственном предприятии, 23% OEM-про-изводителей и 25% опрошенных, указавших оба варианта.


    Наиболее востребованный параметр серводвигателей остается неизменным уже на протяжении нескольких опросов пользователей. Ценообразование серводвигателей определяется целым набором их функциональных особенностей

    В отношении различных вариантов применения серводвигателей последний опрос показал, что 52% закупок соответствовало новым проектам, тогда как в задачах модернизации и замены использовались 22% и 26% двигателей соответственно. Эти результаты очень похожи на данные опросов 2004 и 2003 годов. По числу продаж лидируют синхронные и асинхронные двигатели переменного тока, что подтверждает 90% опрошенных, в сравнении с 10% респондентов, которые используют двигатели постоянного тока.

    Наиболее востребованные особенности

    По мнению 58% опрошенных, наиболее существенной функциональной особенностью серводвигателей является их стоимость, далее следуют размеры по стандарту NEMA (43%), тип установки двигателя (38%) и защита от радиопомех (38%). В предыдущем опросе (2004 год) порядок "наиболее важных" особенностей был следующим: первая, вторая, шестая и третья. В отношении "наиболее важных" технических особенностей, выбор был сделан в пользу программного обеспечения для установки/настройки, высокого выходного крутящего момента (в установившемся режиме) и высокого крутящего момента при низких скоростях (подробнее см. на графике "Наиболее востребованные особенности серводвигателей").

    Компания Rockwell Automation согласна с тем, что высокий выходной крутящий момент очень важен во многих приложениях, в том числе в задачах транспортировки и упаковки. По словам Тома Стригела, менеджера по маркетингу продукции в Kinetix Motion Control, Rockwell Automation, в настоящее время эта особенность обеспечивается компактными технологиями с большей, чем у традиционных серводвигателей, удельной мощностью, например, моделями серии Allen-Bradley MP. "Благодаря использованию мощных двигателей небольших размеров, удается создавать более компактное, легкое и подвижное оборудование, обеспечивающее лучшую производительность и занимающее меньше места", – объясняет Стригел.

    Важная тенденция в промышленности, о которой говорит Стригел, приводит к расширению спектра задач приводных систем. Серводвигатели устанавливаются в неблагоприятных средах с жесткими требованиями чистоты на предприятиях по производству продуктов питания и напитков, пивоварения, химической и биологической отраслей. Учитывая данные тенденции, компания Rockwell Automation разработала две соответствующие серии моделей: MP-Series Food Grade Motor и MP-Series Stainless Steel Motor.

    Ключевая роль программного обеспечения

    Программное обеспечение компании Baldor Electric упрощает установку и настройку серводвигателей, в частности большую роль играет автоматическая подстройка. Менеджер по серводвигателям Джон Мазуркевич отмечает, что программа автонастройки Baldor использует уникальные контуры управления током, скоростью, а также положением. "Графические средства на базе Microsoft Windows позволяют отслеживать множество различных параметров на "виртуальном осциллографе" благодаря чему оператор может точно регулировать отклик системы, а также контролировать сигналы ввода/вывода и другие ключевые параметры", – объясняет Мазуркевич. Приложение также допускает настройку низкочастотных и узкополосных фильтров, позволяющих отфильтровать резонансные частоты.

    Кроме того, приложение дает возможность программно устанавливать значения различных переменных, то есть, наборы параметров можно легко переключать. "Данная функция может быть использована в задачах с заведомо переменной нагрузкой, к примеру, в установке с разными резцами или в роботе, переносящем различные грузы. Адаптивный контроль будет востребован как возможность адаптироваться к различным нагрузкам", – отмечает Мазуркевич.

    К тенденциям, о которых говорит Baldor, относится наличие системы обратной связи на базе датчика положения, например, SSI (Serial Synchronous Interface), и переход на абсолютные датчики положения. Датчики положения с повышенным разрешением предоставляют лучший контроль скорости серводвигателей и более высокую точность позиционирования. Тем не менее, Мазуркевич понимает, что для широкого распространения датчиков в Северной Америке необходимо значительное снижение цен.

    Baldor также отмечает возможности применения серводвигателей в задачах обработки и упаковки продуктов питания, а также промывки под высоким давлением. Разработанные компанией бесщеточные двигатели из нержавеющей стали удовлетворяют и даже превышают санитарные требования хлебопекарной промышленности (см. ниже раздел "Продукция").

    Также высоко ценится гибкость программ установки/настройки. Компания Emerson Control Techniques отмечает возможность своих приводов работать с широким спектром серводвигателей. Как объясняет Шейн Беилк, менеджер по стратегическому планированию, программное обеспечение этой модели предоставляет пользователям возможность выбора модели двигателя из выпадающего списка или, в случае нестандартного двигателя, может быть использована простая встроенная процедура для определения его характеристик. "Разработанный нами алгоритм управления State-Space позволяет нашим приводам работать в широком диапазоне несоответствия инерции, существенно сокращая необходимое для настройки время" – говорит он.

    Среди тенденций в развитии технологии серводвигателей компания Control Techniques выделяет следующие:

    • дальнейшее уменьшение размеров двигателей с высоким крутящим моментом;

    • повышенные скорости и различные режимы работы при заданной длине оси и вала;

    • продолжение замены систем с шаговыми двигателями по мере увеличения конкурентоспособности цен (качество серводвигателя по стоимости близкой к цене шаговых двигателей);

    • высокоэффективные устройства обратной связи; высокое разрешение и абсолютные датчики положения.

    Компактные и мощные двигатели

    В связи с увеличением требований к скорости и ускорению компактных приводных систем растет необходимость в тонкой настройке серводвигателей. Пол Вебстер, менеджер по продукции GE Fanuc’s CNC Division, объясняет: "Правильная настройка закладывает основу потенциальной производительности сервосистемы. Приложения для специальной настройки создают базу для функций управления".

    Компания использует пакет программного обеспечения Fanuc Servo Guide, который сочетает в себе интуитивно понятные средства изменения параметров, создания тестовых программ, функции отображения графической информации, а также мастер настройки серводвигателей. Приложения такого типа, как отмечает Вебстер, удобны как для новичков, так и для опытных пользователей. Новички оценят возможность предварительной настройки серводвигателей при отсутствии глубоких знаний об устройстве системы, тогда как опытные пользователи получают доступ ко всем возможностям системы.

    "Отличительная особенность синхронных серводвигателей – высокая выходная мощность при любой скорости в сочетании с небольшими размерами", – утверждает Вебстер. Тем не менее, разработка мощных двигателей обычно подразумевает компромисс между высоким крутящим моментом и плавностью подачи (для станков с ЧПУ). Баланс достигается выбором величины магнитного поля, обеспечивающей достаточный крутящий момент при отсутствии помех. "Благодаря методу конечных элементов, применяемому при разработке двигателей со встроенными постоянными магнитами из высокоплотных редкоземельных металлов, удается достичь идеального баланса мощности и точности", – объясняет Вебстер (см. статью в "Control Engineering Россия" №2 2006 г., посвященную серводвигателям на постоянных магнитах.

    Управление через сеть

    По данным последнего опроса, 51% респондентов осуществляют управление серводвигателями через сеть, по сравнению с показателями 29% и 36% в 2004 и 2003 годах соответственно. Доля De-viceNet и Ethernet среди используемых протоколов примерно одинакова – 57% и 55% соответственно в 2006 году. В 2004 и 2003 годах эти значения составили 51% и 71% для DeviceNet и 56% и 59% для Ethernet. Тем не менее, у Ethernet большое будущее – показатель "планируемое использование" значительно превышает значения "использование в настоящее время" в нескольких опросах. По последним данным, технология Ethernet лидирует по количеству респондентов (73%), планирующих ее использование в ближайшие 12 месяцев.

    К другим вариантам сетевых протоколов относятся SERCOS – 55% (39,9% в 2004 году), Profibus – 38% (36%), Modbus – 35% (32%), Ethernet Powerlink, дебютировавший в опросе 2004 года – 18% (34% опрошенных планируют его использование), а также Firewire – 15% (6%).

    Обобщенные результаты опроса:

    • пользователи предпочитают покупать двигатели вместе с контроллерами (71% опрошенных);

    • максимальная скорость вращения менее 3000 об/мин отвечает требованиям 71% пользователей; лишь 8% респондентов необходимы скорости 6-10 тыс. об/мин и 6% – скорости свыше 10000 об/мин;

    • 30% опрошенных используют линейные серводвигатели, при этом еще 27% планируют их использование в следующем году;

    • за последний год каждый респондент потратил в среднем 140600 долларов на серводвигатели.

    ПРОДУКЦИЯ

    Чтобы получить дополнительную информацию об описанной здесь продукции, посетите указанные сайты в Интернете.

    Малоинерционные двигатели в компактном корпусе

    Два новых малоинерционных серводвигателя в небольшом корпусе (63 и 75 мм) серии MPL компании Rockwell Automation’s Allen-Bradley отличаются компактной модульной конструкцией, подходящей для задач, где требуются невысокий крутящий момент и малый вес. Двигатели работают от напряжения до 460 В, создают стационарный крутящий момент 0,25 – 2 Hм и могут применяться в широком спектре задач управления перемещениями. По словам Адама Шивли, менеджера по продукции в Rockwell Automation, новые модели серии MPL расширяют возможности OEM-производителей по созданию приборов, точно соответствующих требованиям заказчиков.
    www.rockwellautomation.ru
    Rockwell Automation

    Бесщеточные двигатели из нержавеющей стали

    Бесщеточные двигатели из нержавеющей стали серии SSBSM компании Baldor Electric разработаны для задач пищевой промышленности и других отраслей со строгими гигиеническими нормами. Все элементы конструкции – вал, корпус и контакты – состоят из нержавеющей стали. Эти двигатели могут применяться на предприятиях фармацевтической промышленности и при изготовлении продуктов питания. В моделях серии SSBSM используется технология изоляции вала и смазка для подшипников, удовлетворяющая стандартам Управления по контролю за продуктами и лекарствами (FDA). Двигатели не подвержены влиянию жестких коррозионных сред. Конструкция выдерживает давление вплоть до 105 кг на квадратный сантиметр и соответствует стандарту IP67. Еще одна особенность конструкции – выгравированный лазером номер модели, что исключает поверхности, на которых могут скапливаться бактерии. Эти двигатели одобрены UL/CE/CSA и BISSC (Санитарно-гигиеническим комитетом хлебопекарной промышленности).
    www.baldor.com
    Baldor Electric

    Серводвигатели с пиковой мощностью 450 кВт

    Двигатель iS 3000/2000HV компании GE Fanuc создает нестационарный крутящий момент 3000 Нм при импульсной мощности 450 кВт. Высокие выходные характеристики достигаются благодаря технологии встроенных магнитов (IPM) из редкоземельных металлов. При весе в полторы тонны двигатель кажется поразительно компактным. Он обеспечивает быстрый разгон и точное позиционирование благодаря дополнительному датчику положения с разрешением 16 миллионов делений на оборот. Четыре обмотки двигателя управляются отдельными усилителями, что позволяет использовать компактные стандартные компоненты, генерирующие напряжение при торможении двигателя. Экономия электроэнергии составляет более 40%.
    www.gefanuc.com
    GE Fanuc Automation

    Серия двигателей с планетарной передачей

    Компактная конструкция и высокие динамические характеристики – отличительные особенности новой серии серводвигателей 1FK7-DYA производства Siemens AG. Планетарная передача, встроенная в переднюю часть корпуса, позволила значительно укоротить размеры двигателя и улучшить его динамические характеристики по сравнению с моделями, в которых двигатель соединен с механизмом шестеренок посредством муфты. Серия 1FK7-DYA компактных серводвигателей представлена моделями четырех размеров с передаточными числами 5:1 и 10:1. Максимальный крутящий момент находится в диапазоне от 32 до 233 Нм. Максимальная скорость составляет 1200 об/мин.
    www.siemens.ru/ad/mc
    Siemens

    Качественные двигатели по низкой цене

    Модели новой серии XV компании Control Techniques – высокоэффективные, низкоинерционные серводвигатели с высоким крутящим моментом и компактным корпусом. Как утверждает производитель, эти модели с низкой стоимостью обладают характеристиками, присущими серводвигателям средней ценовой категории. Серия XV, ориентированная на компактные высокопроизводительные машины, представлена четырьмя моделями с различными размерами корпусов: 40, 60, 80 и 130 мм и скоростями от 2000 до 5000 об/мин. Эти двигатели хорошо подходят для задач, где требуется стационарный крутящий момент 0,1-11,3 Нм. Они соответствуют стандарту IP65 и одобрены CE и UL.
    www.emersonct.com
    Control Techniques

    Серводвигатели с широким диапазоном крутящих моментов

    Серия Sigma II компании Yaskawa представлена 35 моделями различных размеров с максимальным крутящим моментом 95 мНм – 1650 Нм. Двигатели Sigma II находят широкое применение во многих отраслях, включая станкостроение, печатное дело, роботостроение, пищевую, текстильную, полупроводниковую и упаковочную промышленность. Yaskawa выпустила первые бесщеточные серводвигатели в 1984 году. В настоящее время сервосистемы Sigma II поддерживают однофазное напряжения питания 110 В, трехфазное напряжения 230/480 В, системы дифференциальной или абсолютной обратной связи, различные варианты систем торможения, линейные приводы с высоким крутящим моментом или другие компоненты, которые могут быть установлены на компактном корпусе.
    www.yaskawa.com
    Yaskawa Electric America Inc.

    Серводвигатель со встроенным приводом

    Новая модель IndraDrive Mi компании Bosch Rexroth – модульный, высокоин-тегрированный сервопривод, встроенный в двигатель. Привод располагается в верхней части двигателя и использует его корпус в качестве теплоотвода, что отличает его от аналогичных моделей. Одним из достоинств модели является компактный корпус, требующий на 50% меньшей площади для установки, чем аналогичные системы с разделенным двигателем и приводом. Серия IndraDrive Mi представлена четырьмя моделями с максимальным крутящим моментом от 11 до 28 Нм. Две из них имеют максимальную скорость 3000 об/ мин, остальные – 6000 об/мин. Начало выпуска двигателей IndraDrive MI намечено на середину 2006 года.
    www.boschrexroth.ru
    Bosch Rexroth

    Двигатели с прямым приводом упрощают установку

    В серводвигателях с прямым приводом Kollmorgen Cartridge компании Danaher Motion реализована прямоприводная технология нового типа, которая сочетает в себе простоту установки бескорпусных двигателей и низкую стоимость стандартных прямоприводных моделей. Эти компактные двигатели, соответствующие международным стандартам СЕ и UL, состоят из готовых компонентов: интегрированной системы с обратной связью высокого разрешения (синусоидальный преобразователь) и корпуса без подшипников, установка и настройка которых проводится не более чем за 30 минут. По словам производителя, прямоприводные двигатели серии Cartridge также отличаются улучшенной конфигурацией электромагнитного поля, благодаря чему обеспечивают крутящий момент до 50% больший, чем сравнимые по размерам обычные серводвигатели.
    www.danahermotion.com
    Danaher Motion/Kollmorgen

    Двигатель с высоким крутящим моментом

    Разработанные для сложных задач, где требуются высокоэффективные сервосистемы, бесщеточные серводвигатели роторного типа MaxPlusPlus (MPP) компании Parker отличаются малой инерционностью и высокой мощностью, при этом их корпус компактнее, чем у обычных моделей. В двигателях MPP реализована сегментная технология, которая может увеличить крутящий момент на 40% по сравнению с обычными двигателями с обмоткой. "Плоские" статоры с хорошей теплопроводностью улучшают отвод тепла, что, как следствие, повышает крутящий момент. Использование высокоэффективных магнитов из сплава неодим-железо-бор повышает инерционные качества двигателя.
    www.parkermotion.com
    Parker Hannifin Corp.

    Оригинал статьи http://www.controlengrussia.com/innovatsii/servodvigateli/