サーボシステム産業の発展
1 はじめに
1.1 概要
サーボモーター（サーボモーター）とは、サーボシステム内の機械部品の動作を制御するエンジンを指し、補助モーター間接伝達装置です。
「AC永久磁石同期サーボモータ」の概念分解：
- AC: サーボ モーターのステーターは、励磁に使用され、回転磁界を生成する3 相正弦波 AC (PWM 変調)を通過します。
- 永久磁石：サーボモータの回転子の表面は永久磁石で覆われています。
- 同期: 動作中、ローターの回転速度はステーターで生成される回転磁界の回転速度と同じです。つまり、同期が維持されます。ここが誘導電動機と異なり、誘導電動機の運転条件は、回転子の回転速度と固定子磁界との間に差（滑り率）があり、この滑りを利用して回転子が磁力を遮断することです。トルクを発生させるライン。
- サーボ: モーターの後ろにエンコーダーがあり、そのフィードバック信号がドライバーとの閉ループ制御を形成するため、サーボと呼ばれます。
サーボ システムは、オートメーション業界で正確な位置決めと正確な動きを実現するために必要な手段です。サーボシステムは、システムターミナルアクチュエータの位置、速度、トルクなどの出力パラメータを入力量の変化に正確に追従させることができます。これは、制御レベルのコントローラー、ドライブ レベルのサーボ ドライブ、実行レベルのサーボ モーター、およびエンコーダーで構成されます。
1.2 一般的な用途
1.3 分類
システム電力による分類
大型サーボとは、5KWを超えるシステム出力を指し、主に重機や機器の駆動に使用されます。
中型サーボとは、1KW ～ 5KW の出力を指し、OEM 市場で広く使用されています。
小型サーボとは、主にローエンド OEM 市場において、1KW 未満のシステム電力を指します。
電源による分類
1.4 産業用制御におけるサーボシステム
1.5 デジタル信号駆動とアナログ信号駆動の比較
アナログ制御と比較した場合、デジタル制御とアナログ制御の違いは、信号が連続的ではなく離散的であること、送信および増幅中に妨害されにくいこと、精度が大幅に高いこと、およびCPU処理により高度な制御アルゴリズムを適用できることです。およびその他の手法（最適制御、人工知能、ファジィ制御、ニューラルネットワークなど）により、サーボシステムの信頼性と制御性が向上します。
1.6 開発の歴史
1950 年代以前は油圧サーボ システムが主に使用されていましたが、
電気制御技術の発展により 1950 年代に DC サーボ システムが登場し、徐々に普及し機械装置に適用され始めました。ドイツのレックスロス社により
MAC 永久磁石 AC サーボ システムが正式に発売されました。 1978年 サーボモータとドライブの制御システム、ACサーボシステムが登場し始めました。
1980年代にACサーボシステムが大規模に普及し始め、1990年代には
電子制御技術の高度化に伴い、サーボシステムの制御技術もアナログ信号制御からデジタル信号制御技術へと段階的に高度化していきました。サーボシステムの応答速度と制御精度が向上します。
電動化、デジタル化の進展に伴い、家庭用サーボも油圧式、空圧式から電気式へと変遷を遂げ、現在では電気サーボ方式が最も多く使われています。中でもACシンクロナスサーボは高精度サーボシステムの主流製品となっています。
2 サーボシステムメーカー
産業用ロボットアーム
モバイルAMR
- ホーリーシス
- 錦江
- エルモ
- …
3 主要な指標と問題点
4 三相ACインバータ（DC→AC変換）
AGVに使用されるサーボシステムは、正確にはデジタルACサーボシステムと呼ばれます。ACとは三相交流を指します。
商業用、産業用、および住宅用の負荷のほとんどは AC 電源を必要としますが、AC 電源はバックアップ電源として重要であるバッテリーに蓄えることができません。
DC 電力の極性は AC 電力のように時間が経っても変化しないため、DC 電力はバッテリーやスーパーキャパシタに蓄えることができます。したがって、最初に交流を直流に変換し、それをバッテリーに蓄えることができます。これにより、交流機器を動作させるために交流が必要なときはいつでも、直流を交流に変換して交流機器を動作させることができます。 。
動作原理
三相インバータは通常、入力フィルタ、整流器、中間 DC リンク、インバータ、出力フィルタの5 つの部分で構成されます。これら 5 つの部品を統合することで、三相インバータは直流電源の電気エネルギーを交流電源の電気エネルギーに変換し、高品質な出力電圧波形を生成できます。動作中、三相インバータのメインコンデンサは電気エネルギーを蓄積し、三相ブリッジ全波整流回路は電源を整流し、三相ハーフブリッジインバータモジュールは出力高周波AC電圧を生成し、最後に、高周波 AC 電圧が出力フィルタによって変換され、周波数成分がフィルタリングされて除去され、純粋な出力電圧信号が得られます。
参考
1.中国ビジネス産業研究院 – 2018 年中国サーボ システム産業展望調査レポート
2.サーボ システム: 輸入代替 + 新興産業が強い需要を牽引
3.中国サーボ市場 2019 調査レポート
4.サーボ システム: インテリジェント製造がサーボ システムの偉大な発展を推進産業、国内
5.レポート – iResearch より
6.三相 AC インバータの利点
7. 17 種類の主要なインバータを 1 つの記事で理解する
8.三相インバータ
9. 三相インバータの動作原理
10. 3 -相電圧インバータ回路
11. 【Industry Depth - 産業制御システム 05】サーボシステムに注目
12. 【LeiSai Intelligence | Headlines】Motion Control Studio: AC サーボモータを普及させる時が来ました!