機(jī)械制造業(yè)者總是致力于追求更高的生產(chǎn)力和更高的產(chǎn)量（當(dāng)然是以更低的成本來(lái)進(jìn)行）。這個(gè)目標(biāo)可以通過(guò)更優(yōu)秀的機(jī)械動(dòng)力表現(xiàn)和更高的準(zhǔn)確率來(lái)達(dá)成。

典型的高速和精密機(jī)械涉及復(fù)雜的過(guò)程力學(xué)，有時(shí)候關(guān)系到機(jī)械減速裝置（齒輪）、伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器、電源和機(jī)械控制器。

機(jī)械負(fù)載的控制是通過(guò)將電力轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率來(lái)實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)主電源所供應(yīng)的電力等同于所消耗的機(jī)械功率時(shí)，就是理想而高效的轉(zhuǎn)換，這也正是制造過(guò)程所需要的。

然而，轉(zhuǎn)換程序牽涉到許多效率低下之處以及環(huán)境污染，以致于整個(gè)過(guò)程非常不環(huán)保，即“不夠綠色”。

埃莫在機(jī)械設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)領(lǐng)域上，一直致力于降低“機(jī)械環(huán)境污染”：

1.優(yōu)質(zhì)的功效

2.共享的直流電總線

3.步進(jìn)伺服直驅(qū)

優(yōu)質(zhì)的功效

通常在討論“綠色環(huán)境”時(shí)，第一個(gè)會(huì)想到的就是熱的生成。然而電磁干擾、機(jī)械故障和電力不穩(wěn)等，仍然對(duì)環(huán)境造成了顯著的不良影響，衰減的情況更造成功耗增加、損失更高的結(jié)果。

伺服系統(tǒng)的“優(yōu)質(zhì)功效”是什么？

優(yōu)質(zhì)功效就是能為負(fù)載準(zhǔn)確地提供所需動(dòng)力的能力，換句話(huà)說(shuō)，就是“不多不少剛剛好”。

對(duì)機(jī)械負(fù)載任何意外或不必要的傳輸（過(guò)多或不足）就是噪聲，噪聲也造成了電和機(jī)械性的污染：

*寄生諧波和不必要的諧波（電力的和機(jī)械的）

*過(guò)熱（在驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)和機(jī)械負(fù)載上）

*電磁干擾

*機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械共振

*共振（機(jī)械的和電力的）

這些“非綠”效應(yīng)根本上減損了系統(tǒng)的性能表現(xiàn)。

針對(duì)這些故障和干擾，傳統(tǒng)的解決辦法是添加特定的元件進(jìn)去，如大型的線路濾波器、線路電感器、額外的散熱片和風(fēng)扇等。在某些情況下，機(jī)械結(jié)構(gòu)的部分需要做些調(diào)整才能變得更有彈性和穩(wěn)定。在其他情況下，“單單”放慢操作就能避免部分的振動(dòng)和共振的發(fā)生。

大多數(shù)的解決辦法都會(huì)膨脹機(jī)械的尺寸、設(shè)計(jì)和操作勞力、成本，以及設(shè)備的散熱量。

伺服鏈上的各環(huán)節(jié)（負(fù)載、電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器）是這些造成膨脹的解決方案的主要部分。埃莫的方法則是強(qiáng)調(diào)伺服驅(qū)動(dòng)器在降低整體污染上扮演了關(guān)鍵的角色，這可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)器本身來(lái)降低，也可以通過(guò)伺服鏈上其他元件來(lái)降低。

埃莫的哲學(xué)：

“不生成熱，就不需要散熱?！?/p>

“不制造噪聲，也就不需要消除噪聲?！?/p>

“運(yùn)用先進(jìn)智能控制系統(tǒng)，就能免去機(jī)械的修改調(diào)整。若以上都做到了，不止性能表現(xiàn)會(huì)提升、成本會(huì)降低、投入市場(chǎng)時(shí)間會(huì)縮短，還能創(chuàng)造出‘更加綠色環(huán)保的機(jī)械’?！?/p>

理想的伺服驅(qū)動(dòng)器要能提供給機(jī)械負(fù)載相應(yīng)的需求功率

（速度和轉(zhuǎn)矩），保證幅度和時(shí)序的同步。

然而，實(shí)際的動(dòng)力轉(zhuǎn)換遠(yuǎn)不及于理想情況，看起來(lái)更接近以下的情形：

動(dòng)力轉(zhuǎn)換上典型的“寄生”效應(yīng)

動(dòng)力轉(zhuǎn)換和伺服操作之間有什么關(guān)聯(lián)？

伺服運(yùn)作主要關(guān)系到轉(zhuǎn)矩/力的性能表現(xiàn)，但是

   功率  = KP * 速度 * 轉(zhuǎn)矩（或力）

那么，優(yōu)質(zhì)功效就代表了高性能表現(xiàn)和順暢的速度與轉(zhuǎn)矩 = 伺服操作。

伺服驅(qū)動(dòng)器的操作確定是關(guān)鍵的決定因素，它由三個(gè)會(huì)造成環(huán)境污染的“時(shí)域”組成：

*速度與位置回路，機(jī)械領(lǐng)域

*轉(zhuǎn)矩/力的性能表現(xiàn)，電力領(lǐng)域

*動(dòng)力轉(zhuǎn)換，脈沖寬度調(diào)制（PWM）領(lǐng)域

脈沖寬度調(diào)制（PWM）

影響伺服系統(tǒng)的整體性能表現(xiàn)的主要因素中，有幾個(gè)受PWM動(dòng)力轉(zhuǎn)換程序而左右：

*效率

*電磁干擾

*線性度

*響應(yīng)和帶寬

埃莫的獨(dú)家動(dòng)力轉(zhuǎn)換技術(shù)，F(xiàn)ASST:”快速軟開(kāi)關(guān)技術(shù)”克服了前述的缺點(diǎn)和限制。

埃莫最新的Gold Twitter就是一個(gè)很好的范例，它也集成了一個(gè)綠色環(huán)保伺服驅(qū)動(dòng)器的必要元素。這是功能最強(qiáng)、納米級(jí)超小尺寸、高效、電磁干擾幾可忽略、智能控制的伺服器，“它可以被安裝在各種位置”。

開(kāi)啟

完美的PWM轉(zhuǎn)換系統(tǒng)非?？焖伲?lt;200 ns），深開(kāi)啟飽和，高效，且應(yīng)力極低，電磁干擾幾可忽略（極低的恢復(fù)電流）。

關(guān)閉

完美的PWM開(kāi)關(guān)系統(tǒng)非?？焖伲?lt;100 ns），深開(kāi)啟飽和，高效，極低的應(yīng)力，電磁干擾幾可忽略（沒(méi)有電壓過(guò)沖） 。

埃莫的伺服驅(qū)動(dòng)器展現(xiàn)了優(yōu)異的效率。

例如：在50V/ 50A時(shí)，埃莫的驅(qū)動(dòng)器功耗 ≈17瓦特，而同業(yè)的驅(qū)動(dòng)器在同樣條件下卻有120瓦特的功耗。

由于快速而順暢的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換，深開(kāi)啟飽和，電磁干擾幾可忽略，順暢而線性的轉(zhuǎn)換， Gold Twitter可以達(dá)到：

*投入 ≈ 4000W 而功耗<20W ；

*更大的帶寬，電流（甚至可達(dá) >4.5 KHz），高速，定位準(zhǔn)確；

*更快 而且更精準(zhǔn)的響應(yīng)時(shí)間；

*特別寬的線性電流回路。動(dòng)態(tài)范圍為2000:1（一個(gè)50安培的驅(qū)動(dòng)器可以以 0.025 安培驅(qū)動(dòng)電機(jī)而仍能維持穩(wěn)定順暢的運(yùn)作。）

*先進(jìn)的控制濾波器范圍多樣，能滿(mǎn)足各種伺服負(fù)載的需求。

幾可忽略的電磁干擾

結(jié)果就是一個(gè)帶有極高功率密度的納米級(jí)超小尺寸驅(qū)動(dòng)器：

?

Gold Twitter所產(chǎn)出的功率密度比 Gold Hornet 系列的驅(qū)動(dòng)器還高出5到6倍。在Gold Twitter推出前，Gold Hornet系列可是功率密度產(chǎn)出上的世界冠軍。

效率和“無(wú)噪聲”意思是需要消散的熱更少，不需要靠外力來(lái)減噪，體積更小，可以被安裝在移動(dòng)的負(fù)載上，在電機(jī)上，電機(jī)內(nèi)或電機(jī)旁，“布線惡夢(mèng)”不再（尤其是移動(dòng)電纜，它們不止昂貴，壽命不長(zhǎng)，還會(huì)增加機(jī)械的能耗）。

所有以上特色帶來(lái)的結(jié)果就是用電更少，機(jī)械設(shè)備更輕巧，也能降低功耗和整體的污染情況。除了更加環(huán)保外，性能表現(xiàn)更好，成本更經(jīng)濟(jì)。

轉(zhuǎn)矩/力的控制

順暢、穩(wěn)定、快速響應(yīng)的轉(zhuǎn)矩不止對(duì)伺服表現(xiàn)來(lái)說(shuō)非常必要，對(duì)于降低功耗、電和機(jī)械性不必要的諧波來(lái)說(shuō)也非常重要。

所生成轉(zhuǎn)矩的質(zhì)量受到2個(gè)根本功能左右：

*矢量控制

*電流回路

在矢量控制法上，轉(zhuǎn)矩為：

*轉(zhuǎn)矩 = K * Icurrent * VBEMF

       = K * Icurrent * VBEMF *COSθ+ K * Icurrent * VBEMF * SINθ

*只有 K * Icurrent * VBEMF* COSθ 生成“真正的”轉(zhuǎn)矩。

*K * Icurrent * VBEMF* SINθ 為“純粹的”轉(zhuǎn)矩衰減、熱損失和擾動(dòng)。

*對(duì)高質(zhì)量的轉(zhuǎn)矩來(lái)說(shuō)， Icurrent 和 VBEMF 必須盡可能接近正弦波形。

*VBEMF 是電機(jī)的 特性

*Icurrent 是伺服驅(qū)動(dòng)器所“生成的”

所實(shí)現(xiàn)的高質(zhì)量且高效轉(zhuǎn)矩：

*當(dāng)θ = 0 (COSθ=1)時(shí)達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩

*當(dāng)θ 恒定，不隨時(shí)間的變動(dòng)而變動(dòng)時(shí)，就能產(chǎn)生順暢而穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩。

*矢量控制回路努力地生成正弦曲線Icurrent 并保持θ = 0。

COSθ≠1的結(jié)果：

*轉(zhuǎn)矩衰減

*轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)

*過(guò)熱

高性能表現(xiàn)的矢量控制能在各種條件下達(dá)到COSθ=1 ，再加上順暢穩(wěn)定的高轉(zhuǎn)矩所帶來(lái)的反電勢(shì)換向，因此不需要更多電流，也不需要用上更多功率來(lái)達(dá)到所需的轉(zhuǎn)矩。

在COSθ≠=1 的任何操作都是浪費(fèi)能源的，而且會(huì)制造多余的熱。

電流回路的性能表現(xiàn)受到伺服驅(qū)動(dòng)器的3項(xiàng)能力左右：

*電流回路帶寬

*電流回路響應(yīng)時(shí)間

*電流回路動(dòng)態(tài)范圍

先進(jìn)且“清潔”的功率級(jí)設(shè)計(jì)和電流回路運(yùn)作，連同EASII（ 埃莫的應(yīng)用工具軟件），實(shí)現(xiàn)了最佳的電流回路性能表現(xiàn)，也因此準(zhǔn)確地提供負(fù)載所需的轉(zhuǎn)矩，沒(méi)有多余的動(dòng)力，沒(méi)有能耗過(guò)沖和瞬態(tài)等。

速度控制與位置控制

極大的帶寬和高度精準(zhǔn)的電流、速度和由EASII（“帶領(lǐng)您完成整個(gè)任務(wù)的工具”）調(diào)定的位置，使得您能以最小/可忽略的“寄生”效應(yīng)對(duì)機(jī)械負(fù)載做出最佳的控制。

埃莫的哲學(xué)：

“我們會(huì)讓您的機(jī)械創(chuàng)造出最大成果?！?/p>

運(yùn)用埃莫性能強(qiáng)化的智能型先進(jìn)伺服控制，在很多情況下能使得機(jī)械的寄生效應(yīng)變?nèi)?，因而免去了昂貴的機(jī)械調(diào)整的需要。消除機(jī)械的寄生效應(yīng)也成為一個(gè)“更綠色環(huán)?！钡慕鉀Q方案。

以下范例是搭配EASII（埃莫的應(yīng)用工具軟件）進(jìn)行配置和調(diào)整的埃莫驅(qū)動(dòng)伺服器，所展現(xiàn)出來(lái)的高速、順暢、無(wú)振動(dòng)的性能表現(xiàn)。

*非?？焖俚捻憫?yīng)，低過(guò)沖

*高分辨率、穩(wěn)定且“無(wú)振動(dòng)”的運(yùn)作

埃莫如何達(dá)到優(yōu)質(zhì)的綠色環(huán)保功率控制呢？

*帶寬（電流、速度、位置、矢量）和快速響應(yīng)讓所需的速度X轉(zhuǎn)矩/力（功率）得以供應(yīng)/準(zhǔn)確而迅速地被吸收。

*矢量控制：智能、非常精準(zhǔn)而迅速的矢量控制，帶來(lái)“順暢的”轉(zhuǎn)矩和功率，也消除了效率低下的情況。

*先進(jìn)的調(diào)整工具濾除寄生的、非線性的效應(yīng)（共振、摩擦、慣性…），因而消除了應(yīng)用的“功率污染”。

*高效率的動(dòng)力轉(zhuǎn)換形成了非常低的“多余”功率。

*獨(dú)家的FASST動(dòng)力開(kāi)關(guān)技術(shù)形成了非常高的線性度、快速的響應(yīng)、最高效率，電磁干擾幾可忽略– “順暢”的伺服操作而且零污染。

共享的直流總線

一個(gè)伺服操作牽涉到以下速度-轉(zhuǎn)矩平面上所有4個(gè)象限的能流。

在象限1和3，動(dòng)力為正向，也就是動(dòng)力從驅(qū)動(dòng)器流向電機(jī)，在電機(jī)內(nèi)，動(dòng)力從電力形式轉(zhuǎn)換為機(jī)械形式，然后再傳送至負(fù)載。此為電機(jī)驅(qū)動(dòng)操作。

在象限2和4，動(dòng)力為負(fù)向，也就是動(dòng)力從機(jī)械負(fù)載反向流回電機(jī)，在電機(jī)內(nèi)，動(dòng)力從機(jī)械形式轉(zhuǎn)換為電力形式，然后再傳送至驅(qū)動(dòng)器。此為再生式操作，有時(shí)候也稱(chēng)為剎車(chē)。

在電機(jī)驅(qū)動(dòng)操作上，被轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的動(dòng)力被用來(lái)推動(dòng)機(jī)械負(fù)載。

以交流電/電力網(wǎng)絡(luò)操作時(shí)，要對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器供電有兩種基本的拓?fù)浼軜?gòu)。

“共享直流電總線”的拓?fù)浼軜?gòu)，以供應(yīng)多重伺服驅(qū)動(dòng)器電力。

在“共享直流電總線”上，“多重”伺服驅(qū)動(dòng)器運(yùn)用單一一個(gè)電源。

“交流電公用總線”  

在“交流電公用總線”上，每一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器各有獨(dú)立的電源。

驅(qū)動(dòng)交流電伺服驅(qū)動(dòng)器

在伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)交流電供應(yīng)的電流，驅(qū)動(dòng)電流從主電源流向動(dòng)力轉(zhuǎn)換級(jí)。

再生交流電伺服驅(qū)動(dòng)器

在伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)交流電供應(yīng)的電流。在再生（剎車(chē)）上，電力從動(dòng)力轉(zhuǎn)換級(jí)反向流回直流總線。

“反向”的動(dòng)力會(huì)儲(chǔ)存總線電容和部分的跳閘電壓。分流器會(huì)開(kāi)啟并耗散反向功率。主電源并未提供動(dòng)力。

驅(qū)動(dòng)和再生交流電伺服驅(qū)動(dòng)器

兩個(gè)交流電伺服驅(qū)動(dòng)器，一個(gè)驅(qū)動(dòng)并消耗主電源供應(yīng)的電力，另一個(gè)則在內(nèi)部再生并耗散反向功率。

在高動(dòng)態(tài)、極低摩擦、高速升減速、高傳送量的先進(jìn)的機(jī)械上，反向功率可達(dá)機(jī)械軸上總功耗的2%- 5%。

在直流共享總線上，所有驅(qū)動(dòng)器都連接上同一個(gè)直流總線，而再生反向功率則用來(lái)驅(qū)動(dòng)其他機(jī)械軸。

其優(yōu)點(diǎn)為：

*不需要內(nèi)部耗散反向功率

*驅(qū)動(dòng)器不需要散熱，因此不需要額外的冷卻裝置，如更大的散熱風(fēng)扇等。

   說(shuō)明：

   散熱是通過(guò)常見(jiàn)的分流器操作完成，所散的熱通常比PWM 橋所散的熱高更多。

*主電源電力消耗較少。

*需要整流成直流電壓的交流電更少。交流電整流是熱生成的一個(gè)大來(lái)源，這會(huì)大大地降低效率。

在多軸機(jī)械上所節(jié)省的能耗可達(dá)>5%。

在比較極端的情況上，如“張力控制”（卷繞-放卷機(jī)），節(jié)能的情況甚至可達(dá)>80%。

埃莫的Tambourine（TAM）是以“共享直流總線”方式設(shè)計(jì)的緊湊型電源，用來(lái)為多重 伺服驅(qū)動(dòng)器供應(yīng)電力。

怎樣才是“伺服驅(qū)動(dòng)器的供電”？

伺服操作的本質(zhì)要求電源具備特定的特色才行。在大多數(shù)的情況下，這些電源是單相或三相的交流電，“直接與主電源連接”或通過(guò)獨(dú)立的變壓器再連接主電源。

伺服操作需要的電壓電源必須穩(wěn)定、簡(jiǎn)單、能滿(mǎn)足“瞬時(shí)”高功率需求，并處理往復(fù)電機(jī)的動(dòng)力（4個(gè)象限）。

此外，供電必須耐受“惡劣”的操作環(huán)境：電壓不穩(wěn)、高脈沖、瞬態(tài)、突發(fā)、電磁干擾、高機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械沖擊、極端的溫度、高濕度等。  

TAM就是專(zhuān)為應(yīng)付這些特別的“艱難”情況需要而設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品，它有兩個(gè)主要的“功能性伺服”任務(wù)：

*供應(yīng)驅(qū)動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)器直流電壓總線所需的直流總線電壓

*自電機(jī)和機(jī)械負(fù)載“吸收”所再生/剎車(chē)的功率

要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，TAM發(fā)揮以下的功能：

*將交流電壓整流成直流總線電壓

*作為雙向“能量?jī)?chǔ)庫(kù)”以滿(mǎn)足伺服系統(tǒng)持續(xù)或突發(fā)的功率尖峰需求

*并聯(lián)穩(wěn)壓器用以吸收從負(fù)載而來(lái)再生的或剎車(chē)的動(dòng)力

*突波電流限制器

*高頻電流紋波“吸收器”

*過(guò)濾往復(fù)伺服驅(qū)動(dòng)器的電磁干擾

*線電壓瞬態(tài)保護(hù)

*安全

圖一：伺服驅(qū)動(dòng)器的電源供應(yīng)簡(jiǎn)圖

“共享直流電總線”的優(yōu)點(diǎn)

*共享資源。伺服應(yīng)用電力消耗的本質(zhì)就是無(wú)數(shù)次功率升降，需要瞬時(shí)的高功率尖峰，所需的平均功率則非常低。在“交流電公用總線”上，每一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器的供電段必須被設(shè)計(jì)成能滿(mǎn)足尖峰功率需求。相反地，通過(guò)“共享直流電總線”，平均/總瞬時(shí)電耗則低得多。

“共享直流電總線”的其中一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是共享的并聯(lián)穩(wěn)壓器。伺服操作有一個(gè)特色就是短而劇烈的剎車(chē)或換向。既然驅(qū)動(dòng)器同時(shí)全部再生動(dòng)力返回直流總線很少見(jiàn)，一個(gè)“共享的”并聯(lián)穩(wěn)壓器就可以同時(shí)服務(wù)多個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器。而在“公用交流電”的情況，每一個(gè)并聯(lián)穩(wěn)壓器必須夠大才能吸收電機(jī)再生的動(dòng)力，而且無(wú)法得到周?chē)渌⒙?lián)穩(wěn)壓器的支持。因此，就造成了多余并聯(lián)穩(wěn)壓器的浪費(fèi)。

在很多伺服應(yīng)用上，當(dāng)一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器剎車(chē)時(shí)，其他的則處于“電機(jī)驅(qū)動(dòng)”狀態(tài)（耗電）。共享一個(gè)直流電總線則甚至不需要啟動(dòng)并聯(lián)穩(wěn)壓器，就能讓能流從剎車(chē)驅(qū)動(dòng)過(guò)渡到電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此減少了再生過(guò)程中相當(dāng)?shù)臒岷纳?。而在“卷繞-放卷”應(yīng)用的情況，甚至可以減少超過(guò)80%的能耗。

*避免重復(fù)。 連接上交流電的任何電源都需要同樣的必備“成分”：橋式整流器、電壓抑制器、突波電流限制器、電磁干擾電路、并聯(lián)穩(wěn)壓器、電容。在“共享直流電總線”（TAM電力網(wǎng)絡(luò)）上，只需要一組就夠了；但在“交流電公用總線”上，每一個(gè)驅(qū)動(dòng)器都必須搭配所有這些必備元件才行。

*較少的電氣元件。安全規(guī)范要求每一個(gè)連接上主電源的負(fù)載必須串聯(lián)一個(gè)保護(hù)元件。因此在交流電的情況，每一個(gè)連接上交流電的部分都必須帶有至少一個(gè)斷路器。在很多情況下，為了機(jī)械的安全操作起見(jiàn)，也需要安裝電流接觸器。

直接驅(qū)動(dòng)

大多數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)伺服電機(jī)都設(shè)計(jì)具有1500到3000 RPM的轉(zhuǎn)速。在很多情況下，最大的應(yīng)用速度是較低的。要“調(diào)整”應(yīng)用的最大速度有2個(gè)主要方式：

*機(jī)械減速裝置（齒輪）

*直接驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)

第一個(gè)“調(diào)整”方式添加了一個(gè)機(jī)械級(jí)進(jìn)去，這會(huì)減少電機(jī)-齒輪單元的壽命，還給系統(tǒng)增加了不準(zhǔn)確性（背隙）、增加成本，并降低效率。一個(gè)一級(jí)減速器（減速比達(dá)10:1）有 ≈80%的效率（優(yōu)質(zhì)的減速器可達(dá)將近90%）。

第二個(gè)“調(diào)整”是一個(gè)高性能的解決方案，但成本很高，在很多情況下是難以負(fù)擔(dān)的。

埃莫就推出了一個(gè)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的高性能直接驅(qū)動(dòng)方案。

埃莫的方案由以下部分組成：

*標(biāo)準(zhǔn)步進(jìn)電機(jī)

*高分辨率的編碼器

*高性能表現(xiàn)的步進(jìn)伺服驅(qū)動(dòng)器

相較于DDR，步進(jìn)DDR方案的成本低了50% -60%，因而鼓勵(lì)了大家從減速器的方案轉(zhuǎn)而采用直接驅(qū)動(dòng)的方案，因此消除了機(jī)械減速器所帶來(lái)的能源浪費(fèi)。

埃莫的步進(jìn)DDR精度最高達(dá)20 NM。

步進(jìn)伺服直接驅(qū)動(dòng)

埃莫結(jié)合了低成本的標(biāo)準(zhǔn)步進(jìn)電機(jī)和直接驅(qū)動(dòng)機(jī)制的方法，為各種應(yīng)用需求創(chuàng)造了最佳、最好的性能表現(xiàn)。一個(gè)在封閉控制回路結(jié)構(gòu)中運(yùn)作的低成本微型步進(jìn)電機(jī)，取代一個(gè)昂貴的直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，而不會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的質(zhì)量造成任何減損。以高控制轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)一個(gè)不平衡的負(fù)載以及在精準(zhǔn)的超低轉(zhuǎn)速下，都證明了它有極佳的運(yùn)動(dòng)定位與速度準(zhǔn)確性（圖二）。運(yùn)用獨(dú)特的信號(hào)調(diào)節(jié)運(yùn)算法，對(duì)一個(gè)沒(méi)有振動(dòng)的不平衡變動(dòng)負(fù)載進(jìn)行運(yùn)動(dòng)-穩(wěn)定操作，結(jié)果表現(xiàn)非常迅速而精準(zhǔn)。這讓堵轉(zhuǎn)和超低運(yùn)作速度的高保持轉(zhuǎn)矩得以實(shí)現(xiàn)。運(yùn)用先進(jìn)排程的和固定的濾波器、增益排程法，和其他內(nèi)置的高端伺服控制功能，來(lái)克服不必要的機(jī)械缺陷所造成的影響，伺服系統(tǒng)的性能表現(xiàn)獲得了改善。通過(guò)多種補(bǔ)償方法，它消除了齒槽效應(yīng)。

圖二：慢速運(yùn)動(dòng)下的低速紋波：在0.1RPS 時(shí)，速度紋波不到1%。

埃莫Gold系列驅(qū)動(dòng)器中具備的標(biāo)準(zhǔn)化高性能伺服控制功能，是這個(gè)解決方案的關(guān)鍵。

*高電流動(dòng)態(tài)范圍分辨率（比例為1:1000）。

*3個(gè)控制回路（定位、速度和電流1:1:1 - 60uSec）最高達(dá)60uSec的高采樣速率 。

*高控制帶寬，大部分用于電流和速度回路 。

*用于快速而順暢穩(wěn)定的獨(dú)特增益排程法。

*大量排程和非排程雙二價(jià)高階濾波器，它們幾乎可以被安排在伺服控制回路中的任何環(huán)節(jié)上。

*特殊運(yùn)算法，如用于無(wú)振動(dòng)快速運(yùn)動(dòng)-穩(wěn)定的信號(hào)調(diào)節(jié)（圖三）。

*非線性補(bǔ)償法。

*還有更多…

圖三：快速的運(yùn)動(dòng)和穩(wěn)定系統(tǒng)響應(yīng)

圖四：運(yùn)用信號(hào)調(diào)節(jié)運(yùn)算法的快速運(yùn)動(dòng)和穩(wěn)定情況

演示

一個(gè)不平衡的不銹鋼負(fù)載，重500 克，以金屬棒直接耦合至步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上。先進(jìn)的封閉伺服控制回路在負(fù)載因金屬棒旋轉(zhuǎn)角度的關(guān)系而重量產(chǎn)生變化的同時(shí)，維持了準(zhǔn)確的超低轉(zhuǎn)速。運(yùn)用20-bit絕對(duì)式串行編碼器分辨率，來(lái)控制低速下的高定位準(zhǔn)確性和精準(zhǔn)的金屬棒運(yùn)動(dòng)。因?yàn)榻饘侔粜D(zhuǎn)速度的關(guān)系，金屬棒的旋轉(zhuǎn)角度會(huì)出現(xiàn)變化。運(yùn)用高帶寬電流和速度控制回路，可達(dá)到非常精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)速度，最慢可達(dá)0.01RPS（轉(zhuǎn)/秒）。在0度和180度時(shí)（金屬棒垂直)，外轉(zhuǎn)矩T(ext)為0；而在90度和270度時(shí)（金屬棒水平），外轉(zhuǎn)矩T(ext)有最大值。而在介于中間的角度時(shí)，因?yàn)榻饘侔舻暮汩L(zhǎng)、重量（500克）、重力（9.81 m/s2）和旋轉(zhuǎn)金屬棒角度 (∝)的正弦函數(shù)，外轉(zhuǎn)矩會(huì)出現(xiàn)變化。

應(yīng)用范例

由于近年來(lái)對(duì)機(jī)械工具生產(chǎn)力、準(zhǔn)確性和動(dòng)態(tài)性能表現(xiàn)的要求愈來(lái)愈高，直接驅(qū)動(dòng)的技術(shù)興起成為達(dá)到這些目標(biāo)的理想方法。尤其是低成本步進(jìn)電機(jī)和先進(jìn)伺服控制的結(jié)合，證明了能顯著提升機(jī)械工具的性能表現(xiàn)。除了提供高動(dòng)態(tài)性能表現(xiàn)外，埃莫的驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電機(jī)能降低機(jī)械成本、簡(jiǎn)化機(jī)械設(shè)計(jì)，也降低維護(hù)的需求。

以直接驅(qū)動(dòng)的方式來(lái)操作步進(jìn)電機(jī)省去了齒輪箱的需求，或其他機(jī)械傳輸元件的需求，還能將有效載荷直接耦合到驅(qū)動(dòng)器上。電機(jī)就能在沒(méi)有背隙的情況下，以高動(dòng)態(tài)響應(yīng)來(lái)驅(qū)動(dòng)。

擁有相對(duì)來(lái)說(shuō)大量磁極對(duì)數(shù)的步進(jìn)電機(jī)，能在堵轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生非常高的轉(zhuǎn)矩；高動(dòng)態(tài)剛性；同時(shí)讓電機(jī)能達(dá)到非常順暢的速度調(diào)節(jié)與低紋波的情況。

若機(jī)械工具依據(jù)必要的精度和張力設(shè)計(jì)建造，同時(shí)系統(tǒng)也集成了高性能表現(xiàn)的伺服控制系統(tǒng)的話(huà)，步進(jìn)電機(jī)的好處才能實(shí)現(xiàn)。

直接耦合電機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)級(jí)帶來(lái)更高的可靠性和精度，適合半導(dǎo)體晶片檢查上超薄的情況和其他相關(guān)的應(yīng)用。直接驅(qū)動(dòng)的技術(shù)省去了蝸輪這種傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)級(jí)的需求，提供更大范圍的轉(zhuǎn)速，更優(yōu)異的可靠性，并為一些應(yīng)用領(lǐng)域強(qiáng)化了定位敏感度，如精密量測(cè)、半導(dǎo)體晶片檢查、微機(jī)器人等等。

這種系統(tǒng)的應(yīng)用多不勝數(shù)，幾乎所有工業(yè)性機(jī)械部門(mén)都可以找得到（半導(dǎo)體、鉆鑿業(yè)、CNC電腦數(shù)控機(jī)床、包裝等）。

另一個(gè)適合的應(yīng)用范例就是方位角/仰角顯示、雷達(dá)、追蹤和其他類(lèi)似的應(yīng)用系統(tǒng)。對(duì)這種系統(tǒng)的適當(dāng)高端操作來(lái)說(shuō)，低跟蹤速度下的高精度和高準(zhǔn)確性是必要的性質(zhì)。