伺服电机“一条龙”应用计划申报要求.doc

1 附件 3 伺服电机 “一条龙 ”应用计划申报要求 一、 产业链构成 面向机器人、数控机床、注塑机等应用领域，以加快推广中高档伺服电机的应用为目标，以提高产品性能和可靠性为中心，系列化开发、设计中高端伺服电机，推进伺服电机生产线数控化改造和智能化升级 。 在资源和产业优势基础上，加快突破适用于高端伺服电机的高性能稀土永磁 材料 和电工钢 开 发、生产和应用 。 以高端伺服电机为核心，带动上游材料产业、下游高端装备产业以及电机智能制造设备等相关产业互融共生、分工合作、利益共享，推进产业链协作发展。 关键产业链条环节 序号 产业链环节 机 器人用伺服电机 机床用伺服电机 注塑机用伺服电机 1 高性能稀土永磁材料 √ √ √ 2 高性能电工钢材料 √ √ √ 3 编码器 √ √ 4 高精度、高分辨率传感器设计、制造技术 √ √ 5 功率器件 √ 6 伺服电机设计 √ √ √ 7 铝合金结构件精密铸造及金属加工工艺 √ 8 冲压及铁芯制造工艺 √ 9 电枢制造工艺 √ 10 电机精密装配工艺 √ 11 加工技术 √ √ 12 伺服控制技术 √ √ 13 产品标准 √ 14 试验检测技术、 评估方法及设备 √ 15 示范应用 √ √ √ 2 二、 目标和任务 （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3 － 40℃ ～ 100℃ ，并通过振动、 EMC、耐久试验。 编码器芯片 可编程 32 位 MCU 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 300kHz； 8通道差分输入，输入峰值幅度 20mV～ 1.4V；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 IGBT、 SiC/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）≤1.3μS， toff（典型值） ≤1.5μS；热阻 Rth（ j-c） Q≤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4 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 5 （ 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 P15/50＜2.10W/kg，厚度偏差 ≤3；开发低温环保型自粘接涂层。 6 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 35、 48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 60、 80（ 90）、 110、 130、 175、 190机座产品，额定功率范围覆盖 200W～ 15000W，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7 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8 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9 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10 稳定工作温度，剩磁温度系数达到 -（ 0.075～ 0.0125） /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P15/50＜ 2.50W/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11 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12 上的应用量达到 600 台以上。 三、 咨询电话 中国电器工业协会 邓 伟 010-68270781-8010 附伺服电机 “一条龙 ”应用计划申报书 13 附 伺服电机 “一条龙 ”应用计划申报书 企业名称 项目名称 责任人（法人代表） 项目技术负责人 实施年限 20 年 月 至 20 年 月 填报日期 20 年 月 日 中华人民共和国工业和信息化部制 二〇 一八 年 六 月14 单位名称 注册地 机构代码 项目名称 项目实施期 年 月 至 年 月 所属产业链 □机器人用伺服电机 □机床用伺服电机 □注塑机用伺服电机 所属产业链 关键环节 □ 高性能稀土永磁材料 □ 高性能电工钢材料 □ 编码器 □ 高精度、高分辨率传感器设计、制造技术 □ 功率器件 □ 伺服电机设计 □ 铝合金结构件精密铸造及金属加工工艺 □ 冲压及铁芯制造工艺 □ 电枢制造工艺 □ 电机精密装配工艺 □ 加工技术 □ 伺服控制技术 □ 产品标准 □ 试验检测技术、评估方法及设备 □ 示范应用 所属整机产品 主要负责人 联系电话（手机） 电子 邮箱 传 真 参与单位满足所属 “一条龙 ”环节供需概述 （包括 1.企业基本情况； 2.重点产品、工艺符合性质，与 “一条龙 ”其他环节在产品、工艺上的直接关联性； 3.创新能力、产品技术和工艺水平领先情况； 4.对产业链上游的需求，以及对下游可提供的产品或服务；近年来企业产品和技术实际使用和应用情况； 5.近三年经营业绩，遵纪守法情况，管理制度建设情况，包括不限于以下内容 2015、 2016、 2017 年企业情况 技术 研发投入占营收比例 当年申请专利数，截至年底累计授权专利数 市场 细分领域市场份额、市场排名 财务 总资产 资产负债率 年度营业收入 年度净利润 6.企业参与 “一条龙 ”应用计划的运行工作机制及措施； 7.推荐的龙头企业、参与单位和示范工程； 8.存在的问题和建议等）。 项目基本情况 （总投资、主要建设内容、预期效果等），并填写下表 项目目前情况 项目成熟度 是否已经完成可研 项目总投资 总投资额 项目资本金 项目资本金额度 参与单位 自评意见 本单位承诺申报内容真实有效。 法定代表人（签字） （盖章） 年 月 日