五、华中数控伺服产品和技术特色

    华中数控公司自成立以来，一直与华中科技大学控制科学与工程系在伺服产品的开发方面紧密合作。率先在国内开发成功基于微处理器的HSV-9交流伺服驱动装置并批量生产和销售。后来，承担国家“十五”攻关项目“全数字交流伺服驱动系统和交流主轴伺服控制系统的研究开发与应用”、国家“十五”863项目“EQ6110HEV混合动力城市公交车用电机及其控制系统”、国家技术创新项目“全数字智能化交流进给驱动单元”和中小企业创新基金项目“高性能伺服驱动系统工程化研究”等7项国家级项目的研发任务。

    华中数控近年来开发了具有自主知识产权的系列交流伺服驱动单元和交流伺服电机。

    HSV-16系列全数字交流伺服驱动单元

    作为一种新型产品，它进一步提高和完善了产品性能。驱动器的硬件环境为:高性能马达控制专用数字信号处理器（DSP）+大规模现场可编程逻辑阵列（FPGA）+智能功率模块（IPM）;操作简单、可靠性高、体积小巧、易于安装。具有自测试、自诊断功能，且对短路、过流、过压、欠压、泵升、过热等多种故障情况具有完善的软、硬件保护功能。

    HSV-18D系列全数字交流伺服进给驱动单元和主轴单元

    采用当今最新技术设计，交流380V直接供电，可实现多种交流电机，包括交流永磁同步电机、无刷直流电机、交流感应电机（交流异步电机）的转矩、速度、位置闭环或全闭环控制。

    为了提高产品的可靠性，面对国内用户使用环境恶劣的现状，华中数控的伺服驱动装置的企业标准是按欧洲四级电磁兼容性的指标制订的，比国家标准（欧洲三级电磁兼容性）的技术指标高出一倍。华中数控产品适用的电压范围达到±20％，而国家标准要求的产品电压范围为＋10％～－15％。

    交流伺服电机是数控系统关键部件之一。过去主要靠进口，不仅价格昂贵，而且品种不全，供货周期长。核心技术掌握在国外公司手里，系统技术改造也很困难,电机成本、类型和供货期严重制约了数控系统产业的发展。为此，华中数控在2000年开始筹备自主研发交流伺服电机系列，投资组建了上海登奇机电技术有限公司，开发自主知识产权的GK6、GK7全系列永磁同步交流伺服电机和GM7系列交流伺服主轴。

    研制初期，大量参考了国内外先进技术，包括德国西门子、日本安川、三洋、松下等电机的先进技术，结合国内用户需求和市场需要，于2001年自行成功研发出GK6系列交流永磁同步伺服电机。该系列电机采用定子冲片叠压外露结构，无间隙直接散热；采用超高内禀娇顽力稀土永磁材料形成气隙磁场;自主研制的国内唯一的电机转子斜磁体整体充磁的生产工艺设备，保证所生产的伺服电机无磁粘结、减少损耗，降低磁场振动和噪音，具有更高的性能。采用整体加工工艺，电机振动小、转动平稳。目前产品额定扭矩为0.6～1000Nm，额定转速为1000、1200、1500、2000、3000、6000r/min。该系列电机的成功推出，为华中数控和国内其他数控企业提供了性价比很高、供货及时、满足个性需求的伺服电机配套。

    在成功研制出交流伺服电机并市场化的基础上，为了更全面地与数控机床配套，于2004年研制开发了GM7系列交流变频主轴电机。目前产品额定功率为2.2kW～100kW，采用F级特殊绝缘结构，抗浪涌电流及电晕现象，寿命长，可靠性高；采用内藏风道，定子冲片碟压一体式结构，散热效率高、体积紧凑；采用整体加工工艺和高精度动平衡技术，大大提高了高速、高精和可靠性运行能力。

    华中数控研制的交流伺服电机和交流变频主轴电机，品种在国内最齐全。在产量上，每年翻番，已具备达年产２万台的能力。2006年，华中数控申报的国家发改委“装备国产化”专项：全数字伺服驱动与电机的产业化，已通过了专家评审，公司拟投资7000万元，新建10000m2的伺服驱动和电机的生产厂，建成后拟达到年产10万台套伺服驱动与电机的能力

华中数控还根据市场需要，开发了多种有专用伺服产品。研制的大功率伺服驱动已用于重庆某厂的摆式列车车厢平衡系统。研制的开关磁阻电机控制器应用于武汉市城市混合动力电动公交车上;与德国某公司合作生产的工业缝纫机驱动系统已批量销售。GK6、GM7伺服主轴电机已批量与我国某著名的注塑机生产厂家的全电动注塑机配套。输出扭矩达1000Nm的伺服驱动已用于鄂州机床厂开发的我国第一台电动螺旋压力。

    六、发展我国伺服产业驱动系统产业的建议

    作为数控机床的重要功能部件，伺服驱动和伺服电机是影响数控系统性能的重要功能部件。伺服驱动和伺服电机的成本占到数控系统的总成本的1/2～3/4，因此，是否掌握自主的伺服驱动和伺服电机技术，是决定一个数控系统厂的市场综合竞争力的决定性因素。伺服驱动涉及大功率强电控制，是可靠性的薄弱环节和瓶颈。纵观国外成功的数控系统企业，都有自主的伺服驱动技术自我配套能力。发展我国自主的伺服驱动技术和产业刻不容缓。建议如下：

    1. 大力加强伺服驱动装置的生产工艺技术的研究

    在国家863计划、科技部中小型企业创新基金和国家“十五”攻关成果基础上，我国的伺服驱动装置的控制平台技术已经基本成熟。产品化攻关重点是可靠性设计和可靠性保证措施、产品结构和系列化设计、大批量生产工艺研究，使产品能满足国家相关标准要求，满足市场急剧增长的需求，扩大国产伺服驱动装置的市场占有率。

    2. 开展高性能伺服驱动装置的性能测评和改进技术研究

    加大对伺服驱动装置测试手段的投入，开展伺服驱动的性能测评，以独立、客观、科学、实用的技术测试为依据，为我国伺服驱动技术的发展提供清晰的技术趋势，把握真实的产品资料及合理的采购建议。

    在此基础上，支持国内企业开展高性能伺服驱动装置的开发。缩小与国外高性能伺服驱动产品在高精度、高动态响应、高刚性、高过载能力、高可靠性、高电磁兼容性、高电网适应能力、高性价等方面的技术差距，提高我国产品的可靠性。

    3. 制订伺服驱动和数控系统的数字化接口的中国标准

    以数控系统和伺服驱动的数字化接口规范和标准这一共性技术为纽带，形成国内数控系统产业的合作和联盟，发挥各自的优势，缩短开发周期、降低开发费用、形成相互配套，形成合力与国外数控系统厂商竞争，增强我国数控机床和数控系统在国际市场上的竞争力。同时，掌握了数控系统和伺服驱动的数字化接口协议与标准的话语权，才能提高我国在国际标准化组织的地位，起到规范国内数控市场，影响国际数控公司，建立保护我国数控系统产业发展的技术壁垒。可以缩小我国数控系统行业与国外的技术差距，改变目前国内数控系统厂商之间的低价格、低水平竞争的状况。

    加大投入开发大推力直线伺服驱动装置、大转矩力矩伺服驱动装置和高速主轴驱动装置。

    直接伺服驱动技术是未来伺服驱动技术发展的方向。数控机床采用直接伺服驱动技术，虽然省去中间变换环节，实现所谓“零传动”，系统结构具有更加的合理性，但是作为一种新的应用技术还面临许多现实的技术难题。诸如控制系统对参数摄动、负载扰动等许多不确定因素的抗干扰问题、伺服电动机的强制散热问题、系统快速吸能制动问题及严格防尘隔磁措施等，所有这些实际问题有待于进一步解决和技术的进一步完善。