Распечатать

Электропривод

Серводвигатели: тенденции развития

29.01.2016

Индустрия 4.0 – четвертая промышленная революция, которую задумало правительство Германии, и которая способна значительно изменить карту промышленного мира, во многом базируется на серводвигателях. Их параметры постоянно улучшаются, повышается удельная мощность, уменьшается вес. В рамках новой промышленной концепции двигателям предстоит пройти стандартизацию и "набраться ума".

Насколько возросли параметры серводвигателей за последние десять лет? За счет чего происходит рост?

Алексей Доррер, "Сев-Евродрайф"

На примере серводвигателей фирмы SEW-EURODRIVE наглядно видно улучшение соотношения мощность/вес и мощность/габарит. Например, за десять лет сервомотор с постоянными магнитами мощностью 0,75 кВт «похудел» по весу с 8,5 до 3,3 кг, а по высоте оси вращения с 71 до 50 мм. Момент инерции ротора уменьшился 3,42 до 0,67 кг*м2. Быстродействие двигателя увеличилось пропорционально снижению момента инерции.

Сравнение проводилось при одинаковой номинальной частоте вращения 3000 об/мин.

Улучшение характеристик достигнуто за счет использования новейших разработок: постоянных магнитов на основе редкоземельных элементов и электротехническойстали с повышенными характеристиками, а также благодаря технологии намотки с увеличенным коэффициентом заполнения пазов.

Илья Аристархов, "ПневмоЭлектроСервис"

Все эти годы развивались новые виды конструктивного исполнения сервомоторов: низкооборотные серводвигатели с высоким моментом и высокой точностью, сервомоторы с интегрированными сервоусилителями, линейные сервомоторы. В основном усовершенствование происходило за счет развития управляющей и силовой электроники. Использовались энкодеры высокого разрешения, применялись силовые сборки с более высокими характеристиками и высокоскоростные шины для передачи данных. Конструкция стандартных серводвигателей практически не менялась.

Дмитрий Васильев, "ФЕСТО-РФ"

В целом за последние годы физические параметры синхронных серводвигателей на постоянных магнитах возросли не очень сильно. Конечно, в настоящее время удается добиваться несколько лучших показателей удельной мощности с единицы объема. Но для стандартных серводвигателей сами материалы стандартны: на роторе магниты NeFeB (неодим-железо-бор), корпус из алюминиевого сплава, медная обмотка с классом изоляции не ниже F. Более актуальна тенденция по упрощению и удешевлению конструкции с некоторым сокращением характеристик. Например, появляются двигатели с ферритами на роторе вместо постоянных магнитов.

Для решения каких задач сегодня предпочтительнее использовать сервоприводы, а для каких пару асинхронный двигатель – преобразователь частоты?

Дмитрий Васильев, "ФЕСТО-РФ"

Для задач с частыми разгонами и торможениями, поддержания усилия на небольших скоростях, контроля сложного изменяющегося закона движения целесообразнее использовать синхронные сервоприводы. А для задач поддержания постоянной скорости (близкой к номинальной), задач перемещения больших масс или перемотки большими внешними моментами инерции лучше подходит пара асинхронный двигатель – преобразователь частоты. Тем не менее, для мощностей до 2 кВт все больше применений реализуют на базе синхронных сервоприводов.

Алексей Доррер, "Сев-Евродрайф"

Сервосистемы на основе двигателя с постоянными магнитами дороже по сравнению с частотно-управляемым асинхронным приводом. Однако у каждого типа есть свои "ниши", где используются их уникальные свойства. Так, серводвигатели с постоянными магнитами имеют высокое быстродействие. Это важно в следящих приводах и приводах подач. А приводы на основе асинхронных двигателей с обратной связью незаменимы в приводах с большими моментами инерции, например – в поворотных столах и перегружателях. Ещё одна особенность асинхронных двигателей – меньшая пульсация крутящего момента за счет неявнополюсной конструкции ротора. Поэтому в прецизионных приводах асинхронная машина показывает лучшую стабильность частоты вращения.

Илья Аристархов, "ПневмоЭлектроСервис"

На конкуренцию с частотно-регулируемым асинхронным электроприводом сказывается, в основном, снижение цен на сервоприводы, появление новых экономичных моделей. Технические характеристики, которые влияют на выбор в пользу сервоприводов, связаны, как правило, с системами управления движением в нескольких осях и реализацией специальных функций - "летающая пила", "электронный кулачок" и др.

Все время мы слышим: уменьшаются размеры серводвигателей, сокращается время их монтажа, требуется все меньше кабелей для коммутации… А что происходит с ценой?

Алексей Доррер, "Сев-Евродрайф"

На цену сервомотора значительно влияет стоимость применяемых материалов. Несколько лет назад цены на редкоземельных магниты на мировых рынках росли, и производители вынужденно повышали цены на серводвигатели. Последний год цена редкоземельных магнитов снижается, и SEW-EURODRIVE также снижает цену на серводвигатели

Николай Ладыгин, "Шнейдер Электрик"

В промышленности бытует мнение, что все, что связанно с сервотехникой, очень дорого. Около десяти лет назад с этим, отчасти, можно было бы согласиться. Но сегодня объемы производства серводвигателей увеличились в сотни раз одновременно с развитием масштабного производства дорогостоящих комплектующих. Это привело к тому, что относительная себестоимость серводвигателя заметно снизилась. Стоит также иметь в виду, что требования к технологическим установкам тоже изменились и стали более жесткими. Все больший упор делается на операционные затраты, энергоэффективность, производительность и точность. Поэтому в таких промышленных отраслях, как пищевая, текстильная, упаковочная, в металлообработке и материалообработке использование сервотехники становится необходимым условием по технологическим критериям. В то же время это экономически обосновано и с точки зрения операционных затрат.

Илья Аристархов, "ПневмоЭлектроСервис"

Цена сервомоторов постепенно снижаются с появлением новых экономичных моделей. Наибольшее влияние на этот процесс снижения цен оказывают производители из Юго-Восточной Азии.

Дмитрий Васильев, "ФЕСТО-РФ"

Цена серводвигателей постепенно снижается. Этому способствует и эффект масштаба – чем больше производится, тем меньше себестоимость, и появление упрощенных типов конструкции, и сокращение стоимости встраиваемых датчиков обратной связи (энкодеров), которые занимают существенную часть в себестоимости серводвигателя, ну и конкуренция безусловно.

Увеличивается ли в России спрос на однокабельные серводвигатели?

Илья Аристархов, "ПневмоЭлектроСервис"

Безусловно. Особенно в таких быстрорастущих направлениях как робототехника.

Дмитрий Васильев, "ФЕСТО-РФ"

Пока для России однокабельные сервоприводы скорее экзотика. Можно говорить только о единичных поставках.

Алексей Доррер, "Сев-Евродрайф"

У нас не было подобных запросов. Вероятно, далеко не все разработчики знают о такой технической возможности.

Серводвигатели помогают контролировать расход гидронасосов, повышая энергоэффективность систем. О каких еще новых примерах применения сервомоторов можно говорить сегодня?

Алексей Доррер, "Сев-Евродрайф"

Упаковочная техника, сварочное оборудование, обработка древесины и пластмасс, быстродействующее складское оборудование, линии сортировки писем.

Илья Аристархов, "ПневмоЭлектроСервис"

В упаковочном оборудовании применение электромеханических актуаторов в системах объёмного дозирования вместо традиционных пневматических или гидравлических цилиндров позволяет существенно увеличить скорость и точность процесса дозирования и осуществлять согласованные перемещения тары.

Что нового появилось в вашем портфеле сервотехники?

Алексей Доррер, "Сев-Евродрайф"

Расширился ряд линейных актуаторов, так называемых "электроцилиндров". Теперь максимальный ход штока достигает 1 200 мм, пиковое усилие 2400 кг. Появилось U-образное исполнение с промежуточной передачей. В ближайших номерах журнала мы разместим описание новых исполнений.

Илья Аристархов, "ПневмоЭлектроСервис"

В ассортименте сервоприводов LSIS появились сервомоторы, интегрированные с сервоусилителем и управляемые по высокоскоростной шине EtherCAT, а также экономичные модели низкооборотных сервомоторов с энкодерами высокого разрешения.

Дмитрий Васильев, "ФЕСТО-РФ"

У Festo появились новые оптимизированные серводвигатели типа EMME-AS. Мощностью от 100 до 2000 Вт. Со встроенным абсолютным энкодером с интерфейсом HiperFace. Также линейка сервоприводов пополнилась комплектным шаговыми сервоприводом на базе контроллера двигателя CMMO-ST и двигателей EMMS-ST с относительным энкодером. Отличное решение для задач позиционирования небольших объектов.

Каким вам видится рынок сервоприводов к 2025 году?

Илья Аристархов, "ПневмоЭлектроСервис"

В будущем большинство сервомоторов будут интегрированы с силовой и управляющей электроникой. Они будут обладать улучшенными функциями автоматической настройки, контроля за параметрами износа и иметь возможность передачи данных по беспроводным протоколам.

Дмитрий Васильев, "ФЕСТО-РФ"

Будет расти количество сервоприводов, снижаться их стоимость, а также будет расти и конкуренция.Если думать о развитии идей Industrie 4.0, то в рамках этой концепции к серводвигателям нужно будет только подвести силовое питание и осуществить механический монтаж. Все остальное двигатель сделает сам: соединится с окружающими его устройствами по беспроводному каналу связи, поймет алгоритм управления, оптимизирует свои характеристики и настройки, начнет работу. А для этого должна пройти стандартизация как механических размеров и электрических характеристик, так и протоколов связи.

Мнение 14.04.2017 Двигатели Kinetix VPC от компании Rockwell Automation соответствует классу энергоэффективности IE4. Их совместное использование с сервоприводом Kinetix 5700 обеспечивает нужные характеристики машин, сокращая потребление тока по сравнению с более крупными и энергоемкими приводными решениями.
Электропривод 11.04.2017 Компания Autonics запускает в производство шаговые двигатели серии А2К с фазным током 1,4 А в ответ на запрос потребителей на более мощные и точные шаговые двигатели, которые можно разместить в условиях ограниченного пространства.
Мнение 06.04.2017 Компания Deutsche Messe объявила о слиянии специализированных выставок – ежегодной Industrial Automation и Motion, Drive & Automation, которая до сих пор проводилась на двухгодичной основе. Новая, выставка будет называться IAMD и проводиться в рамках Hannover Messe ежегодно.
Электропривод 27.03.2017 На смену популярной линейке частотных преобразователей VLT 2800 компании Danfoss придет привод VLT Midi Drive FC 280. Новинка компактна, имеет диапазон мощностей от 0,37 до 22 кВт и обладает рядом дополнительных возможностей.
Электропривод 27.03.2017 Компания “СЕВ-ЕВРОДРАЙФ“ запустила новую версию интернет-сайта для российского рынка. Увеличенный выбор контента, расширенная структура и ряд дополнительных функций - её основные отличия.
Мнение 26.03.2017 В новой предохранительной разъединяющей нагрузку муфте EAS-reverse все функциональные процессы могут быть автоматизированы с помощью самого привода. Она автоматически входит в зацепление при медленном вращении назад.
Электропривод 10.03.2017 Компания «КоСПА» совместно с одним из партнерских машиностроительных заводов подсчитала экономию электроэнергии, возникающую после установки на модернизируемые станки современных типов приводов.