丹纳赫传动公司中国区技术总监陈志彤先生 

对伺服系统来说，效率表现为围绕机械特性的伺服性能及电能-机械能转换率等方面。

单纯的电能-机械能转换率，尤其是在对电能消耗较为苛刻的应用中，如航天、人工心脏及电动车辆等电池供电的场所，以及手持牙科电动工具和精密加工等温度敏感的应用中，需要采用高能效的电机。但对大多产业机械来说，更关注的是如何提升伺服系统的性能，提高设备的生产率。

丹纳赫传动公司中国区技术总监陈志彤表示：“在电机设计中采用高效的磁性材料，以减小电机尺寸、提高电机的功率密度比，在频繁加减速运动过程中降低电机转子/动子的无效消耗，节省能量。在传动链路中，降低摩擦、提高系统刚度等优化机械结构的设计，可采用直接驱动电机技术，把电机直接融入到用户设备中去；由于电机的运动部分直接与负载耦合，其机械连接间隙可以大幅降低且连接刚度可以大幅提升，将不再特别关注负载与电机动子质量或转子转动惯量的匹配比，可以提高增益以获得更高的带宽，兼顾系统稳定性的前提下提升了系统的快速性。”

电机把电能转换成机械能，是靠驱动器来实现的，提高驱动器的效率，或者说降低驱动器的功耗也是十分重要的。驱动器的功耗主要是功率管的开关损耗，使用合理的PWM斩波频率可以降低开关损耗。但另一方面，对无铁芯电机（如空心杯电机、无铁芯直线电机等）因其线圈电感量较低，需要提高斩波频率以降低电流纹波；纹波会产生热量而不产生转矩或推力，纹波还可能使绕组振动、匝间摩擦导致绝缘降低甚至短路，加剧电机发热，恶化电机性能。

陈志彤介绍说：“各家公司都在深入研究伺服电机与驱动器构成的伺服系统，采用各种技术以提高电机出力和速度，即提高电机的输出功率，丹纳赫传动-Kollmorgen的转矩角超前控制专利技术（Torque Angle Control）便是其一，采用TAC技术的伺服系统的转矩、转速都可以提高至少15%。”

陈志彤表示：“DSP芯片在驱动器中的应用提升了驱动器的运算能力，满足了对电机驱动的各种控制方式的要求；计算能力大幅度提升，这就有条件对永磁同步电机的电子换向、电机电流实行更快速和精确的控制，降低电流纹波，提高输出转矩，提升转速稳定性；同时计算能力和速度的提升也使一些控制算法得以实现，如不再限于传统的PID调解器的各种滤波器和观测器的实现，丰富了电机控制算法，提升了电机控制性能。以丹纳赫传动-Kollmorgen的SERVO STAR S300系列为例，高达32kHz的PWM优化了电机转矩特性，电机参数辨识与自整定算法简化了调试工作，内置BodePlot工具方便地分析系统的稳定性，根据频响情况选择一阶或二阶低通滤波器、双二阶两极点滤波器、用Luenberger观测器实现的加速度反馈等实用算法，结合参数切换适时修正增益等参数，使伺服系统获得很高的稳定裕度和带宽，极大地提升了伺服系统的性能。”文/杨晓玉