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伺服电机列入2018年度工业强基工程重点产品、工艺“一体化”应用计划
发布时间:2018-09-19    来源:本站原创    浏览次数:
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2018年9月14日,工业和信息化部规划司发布《组织开展2018年度工业强基工程重点产品、工艺“一条龙”应用计划工作的通知》(工信厅规函[2018]287号)。工作任务围绕“控制器”、“高精密减速器”、“伺服电机”、“发动机电喷系统”、“高速动车组轴承及地铁车辆轴承”、“存储器”等6条龙开展相关工作。

伺服电机产业链具体目标和任务如下:

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一、机器人用伺服电机

1.高性能稀土永磁材料环节

1)环节描述及任务。掌握晶界扩散、晶界相改性等材料制备技术,实现低温度系数烧结稀土永磁材料的批量制备和加工,满足伺服电机对高耐温、大去磁电流的要求。

2)具体目标。烧结钕铁硼材料的内禀矫顽力温度系数优于-0.42%/℃

2.高性能电工钢材料环节

1)环节描述及任务。掌握硅钢片冷轧和退火技术,以及不同的涂层技术,满足伺服电机对厚度、绝缘性能、均匀性、低铁损的要求。

2)具体目标。硅钢片厚度为0.3mm及以下,铁损P15/50低于2.50W/kg,厚度偏差不超过3%

3.编码器环节

1)环节描述及任务。针对伺服电机用编码器需求,研究高精度编码器原理,实现高速、高精度、高可靠性编码器及芯片产业化开发,拥有自主知识产权。

2)具体目标。编码器:最高转速≥8000rpm,单圈分辨率≥17bit,多圈计数值≥16位,角度误差≤50角秒,工作环境温度-40℃100℃,并通过振动、EMC、耐久试验。编码器芯片:可编程32MCU内核,集成浮点运算模块,频率>200MHZ;支持17位~23位精度工业伺服;输入信号频率至300kHz8通道差分输入,输入峰值幅度:20mV1.4V;支持位置反馈,精度达到20位;支持自校正机械装配误差;内置温度传感器;工作环境温度-40℃125℃

4.功率器件环节

1)环节描述及任务。根据伺服驱动器功率设计,研究对比各类型IGBTSiC/GaN器件的重点参数指标;开发基于宽禁带半导体材料的芯片技术;完成芯片设计,功率模块设计及产品开发;结合机器人伺服驱动器功率设计,完成高过载、高载频、高可靠性伺服驱动单元设计与应用。

2)具体目标。功率器件(芯片或模块)耐压Vces≥600V,电流最大30A;开关频率fPWM≥20KHz;开关时间ton(典型值)≤1.3μStoff(典型值)≤1.5μS;热阻Rthj-cQ≤1.1℃/W;绝缘电压Viso≥2500Vrms

5.伺服电机设计环节

1)环节描述及任务。开展电机低转矩波动、高转矩密度、高过载能力,电机减速器一体化等技术攻关,提高机器人用伺服电机整体性能及稳定性。

2)具体目标。转矩波动小于额定转矩的1.1%;提高电机额定转矩,减小电机体积从而减小机器人内部空间和运动负载率,达到紧凑型设计水平,100W电机整机长度小于80mm;电机过载能力达到3.5倍;中空电机与谐波减速器一体化设计,电机和减速器整体体积和重量减少20%以上。

6.加工技术环节

1)环节描述及任务。突破自动绕线技术、精密铁心级进模及叠压技术、定子铁芯拼接技术、定转子组装技术等关键技术,以提高伺服电机产品质量、效率和运行可靠性。

2)具体目标。集中绕组铁心的槽满率≥90%,三相绕组间直流电阻偏差最大(不平衡率)<1%,漆包线伸长率≤7%;铁心叠压方向长度公差≤0.5倍片厚,垂直度≤0.2mm,叠压系数≥96%;圆柱真圆度≤0.02mm;定子与转子的轴线同心度误差≤0.04mm

7.伺服控制技术环节

1)环节描述及任务。振动抑制、参数自整定、共直流母线、功能安全、多轴一体等技术开发,实现机器人用伺服系统的高性能、高可靠性、高集成性和安全性。

2)具体目标。实现自适应的机械谐振抑制、参数自整定、参数辨识、转矩脉动补偿、摩擦补偿等智能化功能;振动抑制频率从几赫兹到几千赫兹;实现惯量辨识误差≤10%,辨识速度百毫秒级;实现高速弱磁控制等功能。

8.示范应用环节

1)环节描述及任务。实现自主知识产权伺服电机在机器人上的批量应用。

2)具体目标。连续三年自主知识产权伺服电机在机器人上的应用量达到5000台以上。


二、机床用伺服电机

1.高性能钕铁硼永磁材料环节

1)环节描述及任务。掌握晶界扩散、晶界相改性等材料制备技术,实现低温度系数烧结钕铁硼永磁材料的批量制备和加工,满足伺服电机对高耐温、大去磁电流的要求;掌握烧结钕铁硼永磁成型磁钢一致性保证技术,满足伺服电机对高性能永磁材料一致性的要求。

2)具体目标。烧结钕铁硼永磁材料的内禀矫顽力温度系数优于-0.42%/℃;同批次烧结钕铁硼永磁成型磁钢磁通一致性偏差≤3%,不同批次烧结钕铁硼永磁成型磁钢磁通一致性偏差≤5%

2.高性能电工钢材料环节

1)环节描述及任务。掌握硅钢片冷轧和退火技术,以及不同的涂层技术,满足伺服电机对厚度均匀、绝缘性能优、力学性能优良、低铁损的要求。

2)具体目标。硅钢片厚度为0.35mm,铁损P15/502.10W/kg,厚度偏差≤3%;开发低温环保型自粘接涂层。

3.高精度、高分辨率传感器设计、制造技术环节

1)环节描述及任务。针对数控机床用伺服电机的需求,深入研究高精度编码器原理,实现高速、高精度、高可靠性光学编码器产业化开发,真正拥有自主知识产权。

2)具体目标。绝对值式编码器,最高转速≥8000rpm,单圈分辨率≥22bit,多圈计数值≥16bit,角度误差≤±40角秒,工作环境温度-40℃120℃,并通过振动、EMC、耐久等环境适应性试验。开发的编码器形成3548等基座尺寸系列化产品,以满足不同尺寸机座伺服电机安装需求。而匹配90及以上机座伺服电机的编码器,通过无背隙精密的微型十字滑块联轴器与电机转轴连接。

4.伺服电机设计环节

1)环节描述及任务。采用先进的电磁设计、分析、仿真软件和三维设计软件进行伺服电机的系列化、模块化设计,达到世界先进水平,满足国内中高端数控机床配套需求。

2)具体目标。完成中高端数控机床配套要求的系列化伺服电机产品设计,包括608090)、110130175190机座产品,额定功率范围覆盖200W15000W,齿槽转矩波动率≤1.5%,过载能力≥3倍,带失电安全制动器(可选)。

5.铝合金结构件精密铸造及金属加工工艺环节

1)环节描述及任务。优化伺服电机结构件工艺设计,通过精密压铸工艺完成铝合金端盖等毛坯件制作、通过精密挤压工艺完成铝合金机壳等毛坯制作,再通过最少化精密机加工完成结构件成品制造,保证结构件精度高、一致性好。

2)具体目标。实现金属结构件数控加工工装、设备的自动化、信息化、互联化、智能化,完成智能制造和在线检测,完成与上下游工序和生产管理系统智能信息化连接。

6.冲压及铁芯制造工艺环节

1)环节描述及任务。在高速精密压力机上,采用多工位自动级进模,自动化冲裁并完成铁芯叠装,冲制过程主要包括条料校平,再通过自动送料使条料进入模具,连续完成冲裁、成形、精整、切边、铁心自动叠装,到铁芯成品从模具中送出,实现精密铁心冲裁叠压全自动化,保证伺服电机产品关键磁路结构件的高效率、高质量、高一致性。

2)具体目标。实现高速精密压力机及多工位自动级进模自动化、信息化、互联化、智能化,完成与上下游工序和生产管理系统智能信息化连接,实现从电工钢带到铁心的智能化制造。铁心叠压方向长度公差≤0.35mm,叠压系数≥96%,圆柱真圆度≤0.02mm,定子与转子的轴线同心度误差≤0.05mm

7.电枢制造工艺环节

1)环节描述及任务。优化电枢制造工艺,突破自动绕线、嵌线关键技术,组合各关键工位:槽绝缘嵌放、自动绕线、自动嵌线、端部整形(必要时)、端部绑扎、绝缘、检测等,成电枢工序制造自动线,保证电枢组件的高效率、高质量、高一致性。

2)具体目标。实现机器人、自动输送带、数控自动绕线机、自动嵌线机、智能压力机、数控端部绑扎设备等信息化、互联化、智能化,完成与上下游工序和生产管理系统智能信息化连接,实现电枢智能化制造,达到集中绕组铁心的槽满率≥90%、分布绕组铁心槽满率≥75%,三相绕组间直流电阻偏差(不平衡率)<1%

8.电机精密装配工艺环节

1)环节描述及任务。采用机器人、智能传感器等建立智能精密装配生产线,实现电机定子、转子、轴承、传感器、端盖等等智能化自动装配。

2)具体目标。实现伺服电机智能装配,在线检测,并与上下游工序实现智能信息互通。

9.产品标准环节

1)环节描述及任务。根据国内外先进生产指标参数以及关键制造工艺智能化改造升级成果,参与制定团体标准、行业标准、国家标准。

2)具体目标。完成伺服电机智能化生产示范线(20万台/年),并完成伺服电机智能化生产线推荐标准,具备行业推广条件。

10.试验检测技术、评估方法及设备环节

1)环节描述及任务。采用联网的单项、多项或综合试验设备,满足不同规格伺服电机的试验检测要求;采用智能测试装置实时在线检测伺服电机制造过程所需的生产检测。

2)具体目标。根据不同生产阶段、不同工序、不同零部件的检测要求,完成包括关键尺寸、绝缘性能、电阻及其它参数实时在线检测,完成数据的数字化采集、自动处理等工作。完成的电机成品测试数据,能根据实际电机型号、编号生成电子档案,自动存储到产品总数据库,便于随时查询。

11.示范应用环节

1)环节描述及任务。实现自主知识产权伺服电机在机床上的批量应用。

2)具体目标。连续三年自主知识产权伺服电机在机床上的应用量达到10000台以上。


三、注塑机用伺服电机

1.高性能稀土永磁材料环节

1)环节描述及任务。掌握永磁材料内部组织结构的制造技术及永磁体热稳定性的处理工艺,满足注塑机行业对伺服电机耐高温、大去磁电流的要求。

2)具体目标。进一步提高稀土永磁体的剩磁温度系数和稳定工作温度,剩磁温度系数达到-0.0750.0125%/K,工作温度≥180°C

2.高性能电工钢材料环节

1)环节描述及任务。掌握硅钢片冷轧和退火技术,以及不同的涂层技术,满足伺服电机对厚度、绝缘性能、均匀性的要求。开发适应伺服电机应用特点的高磁感、低铁损无取向电工材料。

2)具体目标。开发厚度≤0.35mm(厚度偏差≤3%),铁损P15/502.50W/kg的薄型高磁感、低铁损无取向电工钢片,适应高效伺服电机的高性能要求。

3.编码器环节

1)环节描述及任务。根据塑机行业实际使用环境要求,研究高精度编码器原理,开展高精度、耐高温、高可靠性编码器及芯片研发与产业化,实现自主知识产权。

2)具体目标。单圈分辨率≥17bit,多圈计数值≥12位,工作环境温度-25℃125℃,并通过振动、EMC、耐久试验。

4.伺服电机设计环节

1)环节描述及任务。掌握低转矩波动、高转矩密度、高过载能力的大功率伺服电机设计技术,提高注塑机用伺服电机整体性能及稳定性。

2)具体目标。伺服电机的额定功率达到37kW;转矩波动小于额定转矩的1.1%;电机过载能力达到3倍。

5.加工技术环节

1)环节描述及任务。突破精密铁心叠压、焊接技术,定子整体塑封等关键技术;掌握较大线速度下永磁体的可靠安装和固定方法,既要牢固,保证电机安全可靠的运行,又要简单易行。

2)具体目标。铁心叠压方向长度公差≤1倍片厚,垂直度≤0.2mm,叠压系数≥96%,实现定子整体塑封,提高定子部件的刚度;转子永磁体固定牢靠,保证永磁体在较大线速度下长期稳定运行。

6.伺服控制技术环节

1)环节描述及任务。掌握振动抑制、参数自整定、共直流母线、功能安全和快速响应等技术,实现注塑机用伺服系统的高性能、高可靠性和快速响应能力。

2)具体目标。实现自适应的机械谐振抑制、参数自整定、参数辨识、转矩脉动补偿等智能化功能;振动抑制频率从几赫兹到几千赫兹。

7.示范应用

1)环节描述及任务。实现自主知识产权伺服电机在注塑机上的批量应用。

2)具体目标。连续三年自主知识产权伺服电机在注塑机上的应用量达到600台以上。


根据通知要求,申报产品、工艺符合《工业“四基”发展目录》和《工业强基工程实施指南(2016-2020年)》等要求。承担单位需有较强技术实力和良好的经营业绩,且近三年未发生重大安全环保等事故、无违法违规行为。


项目申报以各省、自治区、直辖市及计划单列市、新疆生产建设兵团工业和信息化主管部门或中央企业(集团)分别为一个申报主体。各申报主体每条链每个环节推荐单位不超过20个,并且,各申报主体于20181012日前向工业和信息化部(规划司)报送推荐文件。


另外,工信部将委托第三方机构梳理形成若干条产业链,评审遴选后择优推荐。若存在断链情况(即某个环节没有合适的应征单位),由第三方机构视情况组织有条件的单位进行补链。结合第三方机构的推荐结果,将择优确定“一条龙”应用计划承担单位和示范项目,建立项目库。工信部同时将向国家开发银行、中信银行、中国工商银行、国家开发投资公司等金融机构推荐“一条龙”应用承担单位和示范项目。相关金融机构按照监管要求和企业(项目)实际情况提供金融支持。


项目具体申报要求、评审流程、申报资格要求以及申报方式可见http://www.miit.gov.cn/n1146295/n1652858/n1652930/n3757016/c6380199/content.html