搭建低速大扭矩伺服電機(jī)服務(wù)平臺(tái)助推智能裝備行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

威凱檢測(cè)技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱CVC威凱）隸屬于中國(guó)電研，是集基礎(chǔ)研究、標(biāo)準(zhǔn)化、檢測(cè)、認(rèn)證、檢驗(yàn)、計(jì)量、能力驗(yàn)證及質(zhì)量提升延伸服務(wù)（實(shí)驗(yàn)室技術(shù)服務(wù)、培訓(xùn)等）于一體的權(quán)威第三方質(zhì)量技術(shù)服務(wù)品牌。服務(wù)領(lǐng)域覆蓋智能家居、智能汽車、5G通信、醫(yī)療健康、能源裝備、交通裝備等行業(yè)。

CVC威凱深耕電機(jī)產(chǎn)品服務(wù)領(lǐng)域數(shù)十年，作為小功率電動(dòng)機(jī)分標(biāo)委會(huì)掛靠單位，曾主導(dǎo)制修訂上百個(gè)國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，CVC威凱長(zhǎng)期致力于伺服電動(dòng)機(jī)性能檢測(cè)技術(shù)研究，通過(guò)不斷發(fā)揮NQI綜合質(zhì)量技術(shù)服務(wù)優(yōu)勢(shì)，為行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展持續(xù)提供技術(shù)支撐。

搭建平臺(tái)

隨著科技的發(fā)展，以機(jī)器人為代表的智能裝備行業(yè)進(jìn)入新的發(fā)展階段。目前，國(guó)內(nèi)智能裝備制造業(yè)普遍以大功率電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，從目前裝機(jī)情況來(lái)看，主要以三相異步電動(dòng)機(jī)及直流電機(jī)為主。由于電動(dòng)機(jī)需通過(guò)減速箱變速傳動(dòng)、工作點(diǎn)不合理等原因，此類驅(qū)動(dòng)方案存在耗能大、控制精度低、可靠性低等問題，目前正逐漸被具有更明顯技術(shù)優(yōu)勢(shì)的永磁同步電機(jī)直驅(qū)技術(shù)替代。

為支撐重點(diǎn)行業(yè)和領(lǐng)域節(jié)能提效，助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)，《電機(jī)能效提升計(jì)劃（2021-2023年）》中也明確提出了加快推進(jìn)電動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新的要求，其中低速大轉(zhuǎn)矩直驅(qū)技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)就是其中的重要方向。各地也相繼出臺(tái)了相關(guān)的政策，期望通過(guò)先進(jìn)技術(shù)的引導(dǎo)，推動(dòng)行業(yè)的發(fā)展。2020年，廣州市黃埔區(qū)、廣州開發(fā)區(qū)推出智能裝備（機(jī)器人）產(chǎn)品質(zhì)量提升相關(guān)配套政策，從質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)、品牌等方面引導(dǎo)優(yōu)勢(shì)企業(yè)充分發(fā)揮行業(yè)引領(lǐng)作用，推廣質(zhì)量標(biāo)桿管理，打造制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)。

為加快推進(jìn)落實(shí)《廣州智能裝備（機(jī)器人）質(zhì)量提升行動(dòng)方案》，在廣州市黃埔區(qū)市場(chǎng)監(jiān)管局指導(dǎo)下，CVC威凱聯(lián)合相關(guān)單位共同提出《智能裝備用低速大扭矩伺服電機(jī)質(zhì)量提升》項(xiàng)目，針對(duì)低速大扭矩伺服電機(jī)進(jìn)行質(zhì)量提升，用于替代傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置，提升節(jié)能效果和工作效率。在該項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，CVC威凱成功搭建低速大扭矩伺服電機(jī)綜合服務(wù)平臺(tái)，并實(shí)現(xiàn)技術(shù)成果在行業(yè)內(nèi)的成功運(yùn)用，助推智能裝備行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

制定標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)過(guò)大量調(diào)研，項(xiàng)目組發(fā)現(xiàn)低速大扭矩的伺服永磁同步電動(dòng)機(jī)可作為直驅(qū)電機(jī)直接應(yīng)用在電機(jī)系統(tǒng)中，此類電動(dòng)機(jī)由于在整個(gè)工作區(qū)間內(nèi)可保持高效率運(yùn)行，將極大提升節(jié)能效果，以油作為冷卻方式使此類電動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)更加明顯，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但尚無(wú)針對(duì)性的產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，特別是直驅(qū)場(chǎng)景的低速大扭矩電機(jī)。

在此背景下，CVC威凱申請(qǐng)立項(xiàng)T/CEEIA 560—2021《油冷伺服永磁同步電動(dòng)機(jī)》標(biāo)準(zhǔn)，目前標(biāo)準(zhǔn)已正式發(fā)布。此標(biāo)準(zhǔn)是業(yè)內(nèi)首份油冷伺服永磁同步電動(dòng)機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，打破了此類產(chǎn)品無(wú)標(biāo)準(zhǔn)可依的行業(yè)窘狀，可以為生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)和質(zhì)量管控提供參考依據(jù)。

創(chuàng)新方法

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，CVC威凱快速完成低速大扭矩伺服電機(jī)檢測(cè)服務(wù)能力建設(shè)，可覆蓋扭矩15000牛米、轉(zhuǎn)速500轉(zhuǎn)以內(nèi)的低速大扭矩電機(jī)產(chǎn)品。檢測(cè)系統(tǒng)采用變頻回饋的方式加載，更加節(jié)能；配備10立方環(huán)境箱，測(cè)試產(chǎn)品在不同環(huán)境溫度下的適應(yīng)性；配備 10米半電波暗室系統(tǒng)，暗室具備5米靜區(qū)，完善的測(cè)量?jī)x器、天線系統(tǒng)、轉(zhuǎn)轂系統(tǒng)、迎風(fēng)系統(tǒng)和排風(fēng)系統(tǒng)等，可完成對(duì)伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器的電磁兼容性測(cè)試。

在完成服務(wù)能力建設(shè)的同時(shí)，CVC威凱聚焦效率測(cè)試方法并進(jìn)行及時(shí)論證，形成“一種電機(jī)效能雜散損耗的計(jì)算方法”和“能夠快速測(cè)量繞組熱態(tài)電阻值的繞組溫升試驗(yàn)方法”發(fā)明專利2份。

推動(dòng)升級(jí)

在產(chǎn)品制造技術(shù)方面，項(xiàng)目組通過(guò)研究低速大扭矩電機(jī)的特性，改進(jìn)電機(jī)的工藝制造流程，采用高功率密度的設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，將電機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化，減少磁鋼用材，體積減小，采用浸油式冷卻，使內(nèi)部部件不易磨損，效率較傳統(tǒng)電機(jī)提升明顯。在電機(jī)的熱管理方面，采用轉(zhuǎn)定子內(nèi)液冷式冷卻散熱方式，連接有獨(dú)立的冷卻循環(huán)油泵，將冷卻液體送入電機(jī)內(nèi)部，直接對(duì)轉(zhuǎn)子與定子進(jìn)行冷卻，將電機(jī)內(nèi)部溫度控制在 60℃以內(nèi)，有效得降低了永磁電機(jī)磁性衰減問題，確保永磁電機(jī)的使用壽命。

項(xiàng)目以型號(hào)為KTD4-640015-100240的伺服電機(jī)為研究對(duì)象，經(jīng)過(guò)技術(shù)改進(jìn)，電機(jī)效率較傳統(tǒng)異步電機(jī)+變速箱結(jié)構(gòu)在額定運(yùn)行點(diǎn)提升7.81個(gè)百分點(diǎn)，產(chǎn)線能耗降低15.9%。在以KTD4-640015-100240型號(hào)為測(cè)試對(duì)象的實(shí)際裝備生產(chǎn)線中，電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行平穩(wěn)，溫升正常，未出現(xiàn)故障，滿足相關(guān)的可靠性指標(biāo)。通過(guò)對(duì)典型產(chǎn)品的改進(jìn)和驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行總結(jié)分析，完成了關(guān)于伺服電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子、定轉(zhuǎn)子的工藝技術(shù)文件3份，包括關(guān)鍵材料控制要求、關(guān)鍵工藝參數(shù)控制要求、出廠檢驗(yàn)指標(biāo)及要求等，用于指導(dǎo)和規(guī)范伺服電機(jī)生產(chǎn)中的各個(gè)環(huán)節(jié)。

助推發(fā)展

依據(jù)T/CEEIA 560—2021《油冷伺服永磁同步電動(dòng)機(jī)》，CVC威凱開發(fā)油冷伺服永磁同步電動(dòng)機(jī)的自愿性認(rèn)證，已有多家公司申請(qǐng)?jiān)擃惍a(chǎn)品的自愿性認(rèn)證。依據(jù)認(rèn)證推選出優(yōu)秀產(chǎn)品，為行業(yè)提供表率。

新的技術(shù)成果在生產(chǎn)上進(jìn)行運(yùn)用后，通過(guò)對(duì)比工頻產(chǎn)線和伺服產(chǎn)線，伺服產(chǎn)線的節(jié)電率達(dá)到15.9%，每噸產(chǎn)量節(jié)省電量為29.8819度。

在項(xiàng)目整個(gè)實(shí)施過(guò)程中，CVC威凱成功搭建低速大扭矩伺服電機(jī)綜合服務(wù)平臺(tái)，通過(guò)綜合技術(shù)研究完成了對(duì)產(chǎn)品的改造升級(jí)，并實(shí)現(xiàn)了新的技術(shù)成果在行業(yè)中的規(guī)模化應(yīng)用，助推智能裝備行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。