工業機器人的心臟：伺服電機

「伺服」一詞源於希臘語「奴隸」的意思。「伺服電機」可以理解為絕對服從控制信號指揮的電機：在控制信號發出之前，轉子靜止不動；當控制信號發出時，轉子立即轉動；當控制信號消失時，轉子能即時停轉。伺服電機是自動控制裝置中被用作執行元件的微特電機，其功能是將電信號轉換成轉軸的角位移或角速度。

機器人用伺服電機要求控制器與伺服之間的匯流排通訊速度快；伺服的精度高；另外對基礎材料有加工要求。特別是像機器人末端執行器（手爪）應採用體積、質量儘可能小的電機，尤其是要求快速響應時，伺服電動機必須具有較高的可靠性和穩定性，能經受得起苛刻的運行條件，可進行十分頻繁的正反向和加減速運行，並能在短時間內承受過載。

機器人伺服的特殊要求

伺服電機分為交流伺服和直流伺服兩大類

交流伺服電機的基本構造與交流感應電動機（非同步電機）相似。在定子上有兩個相空間位移90°電角度的勵磁繞組Wf和控制繞組WcoWf，接恆定交流電壓，利用施加到Wc上的交流電壓或相位的變化，達到控制電機運行的目的。交流伺服電機具有運行穩定、可控性好、響應快速、靈敏度高以及機械特性和調節特性的非線性度指標嚴格（要求分別小於10％～15％和小於15％～25％）等特點。

直流伺服電機基本構造與一般直流電動機相似。電機轉速n＝E／K1j＝（Ua－IaRa）／K1j，式中E為電樞反電動勢，K為常數，j為每極磁通，Ua、Ia為電樞電壓和電樞電流，Ra為電樞電阻，改變Ua或改變φ，均可控制直流伺服電動機的轉速，但一般採用控制電樞電壓的方法，在永磁式直流伺服電動機中，勵磁繞組被永久磁鐵所取代，磁通φ恆定。直流伺服電動機具有良好的線性調節特性及快速的時間響應。

伺服電機的重要性

工業機器人的控制系統和自動化產品主要涉及伺服電機、減速機、控制器和感測器等。伺服電機是工業機器人的動力系統，一般安裝在機器人的「關節」處，是機器人運動的「心臟」。

目前，機器人的關節驅動離不開伺服系統，關節越多，機器人的柔性和精準度越高，所要使用的伺服電機的數量就越多。機器人對伺服系統的要求較高，必須滿足快速響應、高起動轉矩、動轉矩慣量比大、調速範圍寬，要適應機器人的形體做到體積小、重量輕、加減速運行等條件，且需要高可靠性和穩定性。目前，工業機器人使用的較多的是交流伺服系統。

伺服電機的市場分布

目前，在中國工業機器市場，主流的供應商包括，日本松下、安川、三菱，以及歐洲和美國的倫茨和博世力士樂。從市佔率來看，目前國外伺服企業在我國的市場佔有率達75%。其中，日本品牌佔比為50%；歐美品牌佔比達25%。而國產品牌只佔據了20%左右的市場份額。

當前我國中低端伺服系統已經能夠實現大規模量產，但高端伺服系統尚未形成商品化和批量生產能力，國內對精密伺服電機控制系統的需求主要依賴進口。機器人產業發展風生水起，隨著扶持政策對機器人產業的推進，以及國產伺服技術的不斷提升，我國伺服系統進口替代的步伐將加快。

國內外伺服電機知名品牌

倫茨

倫茨(LenzeAG)是德國前沿的工業創新型企業之一，在全球擁有約3200名員工。在德國大約有300名員工從事研發工作。主要側重於用於機械和電子驅動的產品、解決方案、系統和服務。公司的總部位於德國哈梅林，於1947年由漢斯倫茨成立。

倫茨的產品範圍包括變頻器、伺服驅動器、減速機、電機、制動器和離合器。此外，它還採用集成了軟體、可視化和控制，以及系統工程、耦合技術和服務的自動化解決方案。

Lenze集團於1997年在中國北京設立辦事處，正式進入中國市場。Lenze致力於不斷擴大其在中國的業務，並穩步建立中國市場。2007年，Lenze集團在中國上海設立了全資子公司，倫茨（上海）傳動系統有限公司。

博世力士樂

博世力士樂（BoschRexroth）是全球領先的傳動與控制技術專家，致力於為各類機械和系統設備提供安全、精準、高效以及高性價比的傳動與控制技術。公司融合全球的應用經驗，研 發創新的產品，為行走機械、機械應用與工程、工廠自動化及可再生能源每一個細分市場的客戶量身定製系統解決方案及服務。博世力士樂同時為客戶提供各種液 壓、電子傳動與控制、氣動、齒輪、線性傳動及組裝技術。公司業務遍及全球80多個國家，擁有37，500多名專業員工，2012年全球的銷售額近65億歐元。

安川

安川電機是世界一流的傳動產品製造商。安川電機（中國）有限公司是有近100年歷史的日本安川電機株式會社全額投資的外商獨資企業，於1999年4月在上 海註冊成立，註冊資金3110萬美金。經營範圍：安川品牌的變頻器、伺服電機、控制器、機器人、各類系統工程設備、附件等機電一體化產品。事業領域包括驅 動控制事業、運動控制事業、系統工程事業、機器人事業。

安川電機是運動控制領域專業的生產廠商，是日本第一個做伺服電機的公司，其產品以穩定快速著稱，性價比高，是全球銷售量最大，使用行業最多的伺服品牌。從一般工業用機械到半導體、電子零部件製造設備，安川都能提供適合於各種用途的最匹配的伺服、控制器產品。

松下

松下1992年進入中國，2004年在珠海建廠開始生產伺服系統，近年伺服產品的出貨量一直處於領先地位，在國內銷售德伺服產品以小功率為主，產品以「低價優質」而且有很強的競爭力。

西門子

西門子是世界上最大的電氣和電子公司之一，歷經150年來常盛不衰，其營業收入在2003年列財富500強第21位，在電子電氣類公司中更是名列榜首。西門子是一家大型國際公司，公司的業務主要集中於6大領域：信息和通訊、自動化和控制、電力、交通、醫療系統和照明。

西門子工業業務領域能夠提供全球獨一無二的自動化技術、工業控制和驅動技術以及工業軟體，能夠滿足生產企業的所有需求，涵蓋整個價值鏈——從產品設計和開發，到產品生產、銷售和服務。

貝加萊

貝加萊（B&R）是一家自動化技術領域的全球性領導廠商，總部位於奧地利Eggelsberg，於1979年由Erwin Bernecker先生 和Josef Rainer先生共同創建。1996年8月，貝加萊在上海成立了服務於中國市場的分公司--貝加萊工業自動化（上海）有限公司。

十年征程，貝加萊（中國）一直致力於為國內用戶提供高品質的自動化產品和優秀的技術解決方案。如今，貝加萊的產品和方案已廣泛應用於機械自動化領域，如包裝、印刷、塑料、紡織、食品飲料、機床、半導體、製藥等行業；以及過程自動化領域，如電力、冶金、市政、交通、石油、化工和水泥等行業。

新時達

上海新時達電氣股份有限公司是專業研發生產銷售工業控制、傳動控制、運動控制和機器人產品並服務於全球的高新技術企業，創立於1995年。

自創立以來，新時達始終致力於產業自動化控制產物的研發、製造和銷售。基於自身在運動控制和驅動規模的研究成就，新時達確定了運動控制和產業機器人的業務成長偏向。機器人是產業自動化控制的最高端產物之一，是最具有代表性的 控制、驅動、執行一體化產物，新時達研發樂成基於乙太網匯流排技術的高性能嵌入式運動控制器和伺服系統等為機器人產物的市場迅速推廣提供了技術實現平台。

華中數控

武漢華中數控股份有限公司創立於1994年，具有自主知識產權的伺服驅動和主軸驅動裝置性能指標達到國際先進水平，自主研製的5軸聯動高檔數控系統已有150多台在汽車、能源、航空等領域成功應用。公司研製的60多種專用數控系統，應用於紡織機械、木工機械、玻璃機械、注塑機械以及雷達、火炮等武器裝備。公司紅外熱像儀產品已廣泛應用於鋼鐵、能源、化工、醫療等行業。

廣州數控

廣州數控設備有限公司（GSK）--中國南方數控產業基地，國內技術領先的專業成套機床數控系統供應商。主營業務有：數控系統、伺服驅動、伺服電機研發生產，數控機床連鎖營銷、機床數控化工程，工業機器人、精密數控注塑機研製，數控高技能人才培訓。

南京埃斯頓

埃斯頓自動化公司成立於1993年，是國內高端智能機械裝備及其核心控制和功能部件製造業領軍企業之一。

產品包括金屬成型機床數控系統、電液伺服系統、交流伺服系統和工業機器人等，伺服系統收入佔總收入的40%左右，售後服務方面具備一定的優勢，同時產品功能比較豐富。