【格力挑戰(zhàn)瓶頸，鍛造工業(yè)機器人“心臟”達“國際領先”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“國際領先”技術，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動器”經專家組一致認定，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達到“國際領先”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，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)的伺服電機系統價值很高，意義深遠。”東南大學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”

隨著現代工業(yè)技術的不斷升級和發(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國內工業(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。

伺服系統作為工業(yè)機器人控制系統中的執(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，國產伺服系統在市場上比重較低，在技術與性能上與國外品牌有較大的差距，是我國機器人產業(yè)需要突破的關鍵短板之一?！吨袊圃?025》中總體部署了機器人伺服電機的目標：到2020年，性能、精度、可靠性達到國外同類產品水平。

據了解，國產伺服系統存在產品體積大、運行精度低、響應速度慢、用戶體驗差等問題。這主要是由于高性能伺服系統主要有三大技術瓶頸：伺服電機關鍵零部件缺少自主研發(fā)，結構小型化受限，電機功率密度較低；伺服電機關鍵設計及工藝技術缺乏深入研究，電機齒槽轉矩等關鍵性能難以提升；伺服系統關鍵算法存在差距，響應速度慢、運行精度低。

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

功率密度、過載能力達“國際領先”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。

傳統的伺服電機均采用通用制動器，結構固化，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發(fā)揮整體協同設計作用，使電機結構更加緊湊。此外，傳統伺服電機定子為鉚扣鐵芯結構，鐵損較高，格力打破傳統設計與制造工藝，研發(fā)出一種新型低鐵損鐵芯結構及沖壓工藝，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構小型化，電機溫升超標成為了主要的瓶頸，格力通過對電機內部傳熱路徑進行系統設計，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計技術，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，體現在最大運行速度高，瞬時過載能力強。應用格力伺服系統的機器人在同等條件下，自重比更大，運行速度更快，生產效率高，可靠性更好。

采用以上技術的格力伺服電機產品經上海電器設備檢測所有限公司檢驗，對電機長度、功率密度等關鍵技術指標進行測試，主要性能指標優(yōu)于國際同類產品水平。其中伺服電機功率密度、過載能力等性能指標達到“國際領先水平”，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“快、準、穩(wěn)”

“快”、“準”、“穩(wěn)”是伺服系統性能的主要考量指標，即響應速度、運行精度及穩(wěn)定性。格力還研發(fā)出低齒槽轉矩設計及工藝保障技術、伺服系統高性能電流環(huán)優(yōu)化設計技術兩大核心科技，提高伺服系統輸出平穩(wěn)性、運行精度和響應速度。

為了保障機器人在不同工作場所都能勝任，要求伺服系統既要滿足高過載能力，即電機輸出轉矩足夠高，又要確保運行精度，即影響運行精度的電機齒槽轉矩要低。因此傳統伺服電機輸出轉矩和齒槽轉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矩設計及工藝保障技術，在保證高輸出轉矩的同時大幅降低齒槽轉矩，成功解決了伺服電機的“歷史性”矛盾。

針對傳統伺服系統動態(tài)響應速度慢，電流控制速度與精度無法兼顧的問題，格力通過伺服系統高性能電流環(huán)優(yōu)化設計技術，使整個系統可以兼顧電流控制的速度和精度。應用以上技術，伺服系統電流環(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步伐，加速推動經濟發(fā)展由數量和規(guī)模擴張向質量和效益提升轉變的重要途徑。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)智能化轉型的重要五年兩大時間節(jié)點和十個重要任務，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產業(yè)發(fā)展的重要支撐手段，隨著機器人產業(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)競相布局的熱門領域。

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

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品質量和技術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依賴國外進口的局面，打破國外品牌在高性能伺服系統產品上的技術壟斷，表明格力已能自主生產出國際先進水準的工業(yè)機器人核心零部件，也預示著‘中國造’正逐步掌握智能制造相關領域的核心科技。

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

格力的電機系統技術研發(fā)有15年歷程，研發(fā)電機類型包括：空調用風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、新能源汽車主驅電機及驅動器、標準工業(yè)電機、智能裝備用伺服電機及驅動器，格力電機系統產品總年產量達1.18億臺/年，總年產值超過150億元/年。

基于在制造領域多年技術積累，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)務橫跨“數控機床、機器人、工廠自動化、熱交換器設備、新能源設備、注塑鈑金設備、物流倉儲設備、檢測設備、精密傳動部件、工業(yè)信息化”十大產品業(yè)務板塊，超百種規(guī)格產品。據格力電器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%，實現了“火箭式”躍升。

“在國際經濟局勢愈加紛繁，中國制造業(yè)亟需轉型升級的當下，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據時代，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。