伺服电机及无人机电机发展分析

伺服电机广泛用于机械、冶金、电力、石油化工、船舶制造、航空航天、建筑、交通、科研试验等领域。我国市场需求巨大，随着各行业，如机床、印刷设备、包装设备、纺织设备、激光加工设备、工业机器人、无人机、自动化生产线等。目前，高启动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电动机在工业机器人中得到广泛的应用。

第一章 伺服电机及无人机电机发展分析

伺服电机基本简介

伺服电机组成图

组成：转子、定子、编码器、其他。

简介：伺服电机（servomotor）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可以将电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

伺服电机分类

伺服电机分为直流与交流两大类。直流电机又分为有刷与无刷两类；交流电机可分为异步和同步两类。

有刷电机成本低、结构简单、启动转矩大、调速范围宽、控制容易、需要维护、但维护不方便（换碳刷）、产生电磁干扰、对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。无刷电机体积小、重量轻、出力大、响应快、速度高、惯量小、转动平滑、力矩稳定，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相，电机免维护、效率很高、运行温度低、电磁辐射很小、长寿命、可用于各种环境。

交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中使用同步电机较多。同步电机功率范围大，可以在大功率下作业；同时惯量较大，最高转动速度较低，速度可以随着功率大而快速降低，因此适合做低速平稳运行的应用。

伺服电机应用行业及具体应用

伺服电机广泛用于机械、冶金、电力、石油化工、船舶制造、航空航天、建筑、交通、科研试验等领域。我国市场需求巨大，随着各行业，如机床、印刷设备、包装设备、纺织设备、激光加工设备、工业机器人、无人机、自动化生产线等。目前，高启动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电动机在工业机器人中得到广泛的应用。

目前伺服系统的应用领域主要集中于机床工具消费行业，但近几年电子制造业和机器人行业的崛起，催生了大量行业需求。

2016 年我国伺服电机市场规模 102.6 亿元，同比增长 11.16%；2007-2016 年复合增长率为 21.6%；按此速率发展，预测伺服未来年均增速将保持在 15%以上，2018 年产值将至少达到 180 亿元。 我们认为，如果未来机器人零部件实现突破，我国工业机器人行业将迎来快速发展期，伺服系统的应用领域也将由机床向机器人倾斜。具体而言，伺服系统包括电液伺服系统和交流伺服系统。

表1  伺服电机应用行业及具体应用

第二章 技术演变

电机技术发展演变

自从德国MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年汉诺威贸易博览会上正式推出MAC永磁交流伺服电动机和驱动系统，这标志着此种新一代交流伺服技术已进入实用化阶段。到20世纪80年代中后期，各公司都已有完整的系列产品。整个伺服装置市场都转向了交流系统。早期的模拟系统在诸如零漂、抗干扰、可靠性、精度和柔性等方面存在不足，尚不能完全满足运动控制的要求，近年来随着微处理器、新型数字信号处理器（DSP）的应用，出现了数字控制系统，控制部分可完全由软件进行，分别称为直流伺服系统、三相永磁交流伺服系统。

到目前为止，高性能的电伺服系统大多采用永磁同步型交流伺服电动机，控制驱动器多采用快速、准确定位的全数字位置伺服系统。典型生产厂家如德国西门子、美国科尔摩根和日本松下及安川等公司。

第三章 政策背景与发展机遇

电机相关政策

表 伺服电机相关政策

表 无人机电机相关政策

审核编辑 ：李倩