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伺服電機產業狀態

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關于伺服電機的產業狀態，根據中國產業信息網數據，伺服電機在2020年產業規模將達到130億，主要體現在新智能制造、新基建、工業機器人、醫療、激光、3C、新能源等領域。

國外占據中國直驅電機的60%以上的市場，主要是集中在高端市場。為什么呢？主要是國外的產品穩定性更高，一致性更好，用戶能友好地開發或使用。大多數公司考慮不能讓設備出問題，所以就需要有穩定的產品，有穩定的供應商，服務態度和服務質量也會好很多。

發展

直線旋轉電機發展狀態

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直線旋轉電機既可以做直線運動，也可以做旋轉運動。特點是控制精度高，體積小，重量輕。以前我們有一些行業，比如說貼片機、插線機、貼插機，都可以一臺直線電機結合一臺旋轉電機實現直線旋轉運動，它的運動部分很大，很笨重。

如果單用我們一個電機，實現直線旋轉運動，它的體積會變得很小，右邊圖是我們公司做的一體式的直線旋轉電機，可以用于芯片的貼合、封裝，這些都可以用。

未來直線旋轉電機應用場景，從市場反饋情況來看，未來半導體、封裝、加工、測試，以及光學模組貼裝都需要直線旋轉電機，特點是精密、小巧。第二，工業機器人和精密數控機床也需要用到直線旋轉電機，這個要比現在做的產品功率大很多。我剛才說到做芯片的貼合、貼裝，將芯片貼在基板上進行焊接，這就是很典型的應用。未來的話，像芯片這種封裝，以及芯片內部的封測，這些問題都需要高精密的直線旋轉電機來進行。因為芯片本身非常小，所以執行裝置精度要求很高。第三個是機械臂上面需要用到一些直線旋轉電機。這一點我們的電機與傳統的兩個電機組合在一起的方式是比較有優勢的。

這是我們公司今年開發的部分產品，我們初步開發了八九個類型類似于競品結構的直線旋轉電機，并且我們的旋轉精度是17位的，這個精度比競品的部分電機產品還高一些。

直線精度，直線軸的偏擺達到3至4微米，因為從我們客戶反饋的信息來看，效果是非常好的。我們通過改進初軸的方式，以及機械結構，把偏擺做到3至4個微米，這個性能比競品性能高一些。當然市場上其他公司是否可以做到這么高的精度呢？可以做到，但是它的成本也會提高。其他公司能做的，我們公司也能做。

這是個典型的直線旋轉電機，這個電機行程為15毫米。普通直線旋轉電機的軸偏擺是1至2個絲，我們的電機只有3-5個微米。我們電機厚度是20個毫米，也是做得很薄。有的公司能做到16毫米、13毫米，我們目前雖然還做不到，但對于絕大部分應用場景來說，這樣的厚度，這樣的參數，是可以用的。

對于軸的精度偏擺的問題，我們嘗試將軸進行處理，其他競品公司是沒有這種處理方式的。我們現在已經申請專利，包括所有的電機結構，控制、驅動、算法都已經申請專利。今年在電機及驅動器上總共申請專利技術有60項。60項有十幾項是發明專利，已經授權的專利是達到四至五項。一至兩款驅動器，一共是80、90項專利，多少人完成呢？我們只用7、8個人來完成，這是公司目前的研發團隊對公司新產品的開發和知識層面的保護。

我們跟競品精度做了一個對比，這個軸偏擺精度是正負3個微米，我們在直線旋轉電機方面還是比較靠前。目前在國內做直線旋轉電機不多，但是我們發現已經有很多公司開始布局，對這方面進行了開發。

我們前面講的這些東西都是兩個電機拼湊在一起，形成一個直線旋轉的運動形式。未來的旋轉電機是什么樣，其實應該是一體式的直線旋轉電機。

我在讀書期間對直線旋轉電機做過一些開發和研究，我發現一體式的直線旋轉電機會更加緊湊，一體式裝配的零件越少，裝配的誤差就越少，同樣電機整體的裝配誤差、公差、推測誤差等，從理論上來講，更容易達到高精度。

這是我原來做的一個功率很大的一體式直線旋轉電機，它既可以做直線運動，也可以做旋轉運動。

我們把電機優化之后，做成體積更小一些的直線旋轉電機，國奧第二代電機分為內外兩層，外面一層負責直線運動，里面負責旋轉運動。

這是我們做的第二代一體式直線旋轉電機的視頻。同樣做了力控制的測試。當時我們力控在0.1N，現在已經可以做到0.01N。

我們也取得了一些檢測的報告，這是深圳計量院幫我們打的精度，取得的相關報告。

這是今年在一體式直線旋轉電機方面做的更小重量的直線旋轉電機，直徑為40mm。前面兩個個頭比較大，用于實際生產和設備里面并不太多，未來我們力求將這個產品做得更小、更緊密。

我們為直線旋轉電機開發了相應的驅動。此驅動器第一個特點就是集成了兩個軸，主流驅動一般有兩個驅動，一個負責直線，一個負責旋轉。我們是一個驅動帶兩個維度的運動。這個驅動器的性能不亞于現在市面上的主流驅動器，而成本是它的一半。

這個驅動器可以支持PMSM、音圈電機、BLDC直流有刷/無刷電機。我們也有相關的軟著陸、自抗擾、參數自動辨識等算法。還有獨特精準力控補償算法。現在力控精度在0.01N這個范圍已經非常高。

那么要把力控的精度做高，可能需要將電機要設計得好，還有通過驅動控制算法要把力控進行補償。我這里分享一下我們做的一個力控的補償。

電機力控補償需要辨識很多參數的變化，包括動子質量、摩擦力、電流的紋波、線圈溫度等。相信如果做成直線旋轉電機的話，最終的競爭點會在這里，這個適合高校和研究院做這個事情，這個是需要花點時間。目前很多公司在做應用方面的改變和拓展，真正做核心研發的公司非常少。我們為什么做，關于算法的開發，我們覺得這一塊是可以實現的，未來就是一個趨勢。力推算法就需要對電機溫度、質量辨識，電阻電感這些東西很容易辨識，但是需要更準確、更高效的辨識及控制算法。

剛才說了，我們公司的電機，包括驅動器，在今年一年，跟電機相關的就增加了60多項專利，其中發明專利19項。這個成績不是30、40個人去做，我們只是7、8個人做，所以這個工作強度很大

未來

直線旋轉電機發展目標和前景

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未來的話，我相信不管是直線電機，還是直線旋轉電機，首先在結構上會有新突破，電機的結構只是一部分，結構優化對電機出力只能提高多少呢？如果優化好的話，可以提高5%至10%。

還有一個是新材料，這個突破比電機機構上突破要更難。對于新材料的話，如果這一塊性能更好，我相信電機方面有質的突破。比如說電機散熱的材料，結構件，導軌或承軌的鋼等，這些東西我們公司研發不了，這些東西的研發是屬于比較大的公司考慮的或一些國家戰略，新材料是很重要的。