【格力挑戰(zhàn)瓶頸，鍛造工業(yè)機器人“心臟”達“國際領(lǐng)先”水平】5月16日，格力“新時代？讓世界愛上中國造——格力2018再啟航”夢想盛典于珠海舉行。除了豐富的晚會節(jié)目，格力還在盛典上對外宣布了一批最新獲鑒定的“國際領(lǐng)先”技術(shù)，其中由格力自主研發(fā)的“工業(yè)機器人用高性能伺服電機及驅(qū)動器”經(jīng)專家組一致認(rèn)定，達到“國際先進”水平，其中伺服電機功率密度、過載能力等性能指標(biāo)達到“國際領(lǐng)先”水平。

“格力自主研發(fā)的工業(yè)機器人用高性能伺服電機及驅(qū)動器的項目成果是我國制造業(yè)具有國際核心競爭力的體現(xiàn)，對提升我國整體智能制造水平非常有利。真正的核心科技是買不來的，想要掌握核心科技，必須要通過自主研發(fā)，因此格力自主研發(fā)的伺服電機系統(tǒng)價值很高，意義深遠。”東南大學(xué)教授程明于科技成果鑒定會上表示。

挑戰(zhàn)瓶頸鍛造工業(yè)機器人“強心臟”

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷升級和發(fā)展，“智能制造”已成為全球制造業(yè)變革的重要方向和競相爭奪的制高點，而我國推出的《中國制造2025》戰(zhàn)略旨在通過智能制造實現(xiàn)國內(nèi)工業(yè)的更大突破。工業(yè)機器人是智能制造業(yè)最具代表性的裝備，也是我國發(fā)展智能制造的重要支撐之一。

伺服系統(tǒng)作為工業(yè)機器人控制系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，是機器人三大核心零部件之一，可謂整個工業(yè)機器人的“心臟”。然而，國產(chǎn)伺服系統(tǒng)在市場上比重較低，在技術(shù)與性能上與國外品牌有較大的差距，是我國機器人產(chǎn)業(yè)需要突破的關(guān)鍵短板之一。《中國制造2025》中總體部署了機器人伺服電機的目標(biāo)：到2020年，性能、精度、可靠性達到國外同類產(chǎn)品水平。

據(jù)了解，國產(chǎn)伺服系統(tǒng)存在產(chǎn)品體積大、運行精度低、響應(yīng)速度慢、用戶體驗差等問題。這主要是由于高性能伺服系統(tǒng)主要有三大技術(shù)瓶頸：伺服電機關(guān)鍵零部件缺少自主研發(fā)，結(jié)構(gòu)小型化受限，電機功率密度較低；伺服電機關(guān)鍵設(shè)計及工藝技術(shù)缺乏深入研究，電機齒槽轉(zhuǎn)矩等關(guān)鍵性能難以提升；伺服系統(tǒng)關(guān)鍵算法存在差距，響應(yīng)速度慢、運行精度低。

針對上述技術(shù)瓶頸，格力從功率密度、齒槽轉(zhuǎn)矩、電流環(huán)設(shè)計等三方面入手，自主研發(fā)出工業(yè)機器人用高性能伺服電機及驅(qū)動器。

功率密度、過載能力達“國際領(lǐng)先”水平

小型化是工業(yè)機器人未來發(fā)展的趨勢之一。同等“工作能力”下，小型機器人具有占地面積少，外形小巧美觀，移動運輸簡便等優(yōu)勢。隨著工業(yè)機器人的小型化，伺服電機小型化、輕量化也成為一種趨勢。

傳統(tǒng)的伺服電機均采用通用制動器，結(jié)構(gòu)固化，電機小型化受限。為此，格力自主研發(fā)制動器，創(chuàng)新性地使整個伺服系統(tǒng)發(fā)揮整體協(xié)同設(shè)計作用，使電機結(jié)構(gòu)更加緊湊。此外，傳統(tǒng)伺服電機定子為鉚扣鐵芯結(jié)構(gòu)，鐵損較高，格力打破傳統(tǒng)設(shè)計與制造工藝，研發(fā)出一種新型低鐵損鐵芯結(jié)構(gòu)及沖壓工藝，可有效地降低電機鐵損，進而提升功率密度。隨著電機功率密度提升以及結(jié)構(gòu)小型化，電機溫升超標(biāo)成為了主要的瓶頸，格力通過對電機內(nèi)部傳熱路徑進行系統(tǒng)設(shè)計，可有效控制各部分溫升在合理范圍。

格力獨創(chuàng)伺服電機高功率密度設(shè)計技術(shù)，有效縮短電機軸向長度，解決了伺服電機功率密度低，體積過大，導(dǎo)致機器人重量偏大的問題，最大程度促進機器人的小型化及輕量化。由于機器人需要不斷地快速變換速度和位置，因此需要伺服電機有較快的運行速度及較高的瞬時加速承載能力。格力伺服電機運行區(qū)間范圍寬，體現(xiàn)在最大運行速度高，瞬時過載能力強。應(yīng)用格力伺服系統(tǒng)的機器人在同等條件下，自重比更大，運行速度更快，生產(chǎn)效率高，可靠性更好。

采用以上技術(shù)的格力伺服電機產(chǎn)品經(jīng)上海電器設(shè)備檢測所有限公司檢驗，對電機長度、功率密度等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)進行測試，主要性能指標(biāo)優(yōu)于國際同類產(chǎn)品水平。其中伺服電機功率密度、過載能力等性能指標(biāo)達到“國際領(lǐng)先水平”，極大地提高我國機器人的市場競爭力。

兩大核心科技讓伺服系統(tǒng)“快、準(zhǔn)、穩(wěn)”

“快”、“準(zhǔn)”、“穩(wěn)”是伺服系統(tǒng)性能的主要考量指標(biāo)，即響應(yīng)速度、運行精度及穩(wěn)定性。格力還研發(fā)出低齒槽轉(zhuǎn)矩設(shè)計及工藝保障技術(shù)、伺服系統(tǒng)高性能電流環(huán)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)兩大核心科技，提高伺服系統(tǒng)輸出平穩(wěn)性、運行精度和響應(yīng)速度。

為了保障機器人在不同工作場所都能勝任，要求伺服系統(tǒng)既要滿足高過載能力，即電機輸出轉(zhuǎn)矩足夠高，又要確保運行精度，即影響運行精度的電機齒槽轉(zhuǎn)矩要低。因此傳統(tǒng)伺服電機輸出轉(zhuǎn)矩和齒槽轉(zhuǎn)矩這對與生俱來的矛盾成為了最大瓶頸，格力伺服項目組通過特殊的低齒槽轉(zhuǎn)矩設(shè)計及工藝保障技術(shù)，在保證高輸出轉(zhuǎn)矩的同時大幅降低齒槽轉(zhuǎn)矩，成功解決了伺服電機的“歷史性”矛盾。

針對傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)速度慢，電流控制速度與精度無法兼顧的問題，格力通過伺服系統(tǒng)高性能電流環(huán)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，使整個系統(tǒng)可以兼顧電流控制的速度和精度。應(yīng)用以上技術(shù)，伺服系統(tǒng)電流環(huán)路帶寬大幅提升，完全滿足高性能工業(yè)機器人對伺服系統(tǒng)性能的要求。

自主研發(fā)助力中國“智”造

大力發(fā)展智能制造，是加快制造強國建設(shè)步伐，加速推動經(jīng)濟發(fā)展由數(shù)量和規(guī)模擴張向質(zhì)量和效益提升轉(zhuǎn)變的重要途徑。2016年12月7日，國家工信部正式公布《中國智能制造“十三五”規(guī)劃》，確定了中國制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的重要五年兩大時間節(jié)點和十個重要任務(wù)，為智能制造行業(yè)注入“強心劑”。

作為智能制造的重要抓手，工業(yè)機器人是推動智能制造相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支撐手段，隨著機器人產(chǎn)業(yè)的興起，作為機器人核心零部件之一的伺服電機在我國未來前景廣闊，成為許多企業(yè)競相布局的熱門領(lǐng)域。

根據(jù)高工產(chǎn)研出具的《2017-2022年中國工業(yè)機器人報告》，到2020年，預(yù)計6軸以上工業(yè)機器人年產(chǎn)5萬臺，按此需求量計算，則需要伺服系統(tǒng)達到每年30萬套。若將其它類型機器人全部進行統(tǒng)計，則數(shù)目更加龐大。

伺服電機廣闊的市場前景和巨大的市場需求，對我國伺服電機的產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平提出了更高的要求。此次格力完全自主研發(fā)的工業(yè)機器人用高性能伺服電機被鑒定為“國際領(lǐng)先”，無疑是中國智能制造一次里程碑式的事件，成功解決了我國高端機器人用伺服系統(tǒng)依賴國外進口的局面，打破國外品牌在高性能伺服系統(tǒng)產(chǎn)品上的技術(shù)壟斷，表明格力已能自主生產(chǎn)出國際先進水準(zhǔn)的工業(yè)機器人核心零部件，也預(yù)示著‘中國造’正逐步掌握智能制造相關(guān)領(lǐng)域的核心科技。

格力在伺服電機領(lǐng)域取得的突破，源于其多年來在電機領(lǐng)域的不懈技術(shù)深耕，也得益于格力近年發(fā)展多元化發(fā)展戰(zhàn)略，持續(xù)加大智能裝備領(lǐng)域自主研發(fā)力度。

格力的電機系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)有15年歷程，研發(fā)電機類型包括：空調(diào)用風(fēng)扇電機及壓縮機電機、商用螺桿壓縮機用電機、離心壓縮機用高速大功率永磁電機及變頻器、磁懸浮軸承及其控制器、新能源汽車主驅(qū)電機及驅(qū)動器、標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)電機、智能裝備用伺服電機及驅(qū)動器，格力電機系統(tǒng)產(chǎn)品總年產(chǎn)量達1.18億臺/年，總年產(chǎn)值超過150億元/年。

基于在制造領(lǐng)域多年技術(shù)積累，格力于2013年1月成立格力智能裝備有限公司，開啟了自主研發(fā)、制造智能裝備的新跑道。截止目前，格力智能裝備的業(yè)務(wù)橫跨“數(shù)控機床、機器人、工廠自動化、熱交換器設(shè)備、新能源設(shè)備、注塑鈑金設(shè)備、物流倉儲設(shè)備、檢測設(shè)備、精密傳動部件、工業(yè)信息化”十大產(chǎn)品業(yè)務(wù)板塊，超百種規(guī)格產(chǎn)品。據(jù)格力電器2017年年報顯示，格力智能裝備2017年營收規(guī)模同比增長1220.27%，實現(xiàn)了“火箭式”躍升。

“在國際經(jīng)濟局勢愈加紛繁，中國制造業(yè)亟需轉(zhuǎn)型升級的當(dāng)下，格力堅信只有始終堅持自主創(chuàng)新，掌握核心科技，才能把握全球制造業(yè)智能化的大潮，順利走向即將到來的大數(shù)據(jù)時代，真正做到‘讓世界愛上中國造’?！备窳﹄娖鞫麻L董明珠接受記者采訪時表示。