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CACR-SR15BE12G-E 安川驱动器销售中心介绍,在日本东京举办的机械要素展上,安川电机展示了其新款 Σ-7F 集成驱动伺服电机。
作为 Σ-7 系列伺服系统的扩充升级, Σ-7F 是安川在今年 5 月 26 日 正式发布的,因而本次东京要素展应该算是这款新产品亮相的*大型行业展会。
此次展出的样品为一款 400w 的 Σ-7F (集成驱动器)伺服电机,外形上看并不复杂。
从上图可以很明显的看出,其实际上就是一台(左侧) 400w 伺服电机和(右侧)驱动器单元拼装集成在一起的组合体。其集成的驱动放大单元,是被置于电机尾部末端的。
法兰侧电机安装尺寸,如:法兰盘框架大小、安装孔径、输出轴长度和直径…等等,与现有 Σ7 系列同功率 SGM7J 电机**。
电机尾部集成的驱动器侧面,是 Σ-7F 的电气连接端口。有没有注意到,安川在此款电机上采用了高防护等级的金属连接器,这在传统的日系伺服产品中并不多见,目测这和其内部集成了驱动放大单元有很大关系。
右侧一个较大的 M17 金属连接器,为直流动力电源输入端口。发布的资料显示,其电压等级为 DC 270~324V (-15% ~+10%)。
?? 与一些欧系集成驱动电机产品不同,此处的电源输入端口的插头是不可旋转的。
左侧两个带塑料保护盖的 5 针 M12 插座,为安川 MECHATROLINK III (运动)控制总线端口,可以通过链式网络拓扑布局,连接 MP3300 设备控制器。
产品尾部端盖上,除了印有 YASKAWA 的标志,左侧还有一排(共计 5 个) LED 状态指示灯,从标示的名称看,它们的含义分别是:
母线电容充电状态
伺服运行使能/故障状态
通讯连接状态
动力电源状态…
此外左下角还有一个 USB 端口,据介绍这将用于在运控设备现场对电机参数的设置和调教,例如:轴的运动姿态、控制环整定…等等。
目前发布的 Σ-7F 电机输出功率仅为 100w~400w,据展会现场安川日本方面代表介绍,他们有计划在今年年底之前发布 850w 输出的型号。不过,尽管如此,与能够达到几千瓦输出的同类型欧美系产品相比较,还是小了不少。个人猜测,这和 Σ-7F 目前所定位的行业应用(电子、半导体、包装设备…)有一定的关系。
和市面上所有集成驱动电机产品一样,在将 Σ-7F 集成到设备系统时,也必须使用与之配套的直流(母线)电源。已经发布的 CACP 电源分为 1.5 kW 和 3.0 kW 两个功率级别,输出电压: DC 270~324V (-15% ~+10%),输入电压:三相 AC 200~240V(-15% ~+10%)。这就是说,目前的 Σ-7F 的输入电压只有三相交流 220V 级别,如果在国内或出口欧洲的设备上使用 Σ-7F ,仍然需要配备变压器。
由于运控总线端口是 MECHATROLINK III,所以,新款 Σ-7F 集成驱动电机应该是可以和现有具备 MECHATROLINK III 总线端口的 Σ-7 系列驱动器一样,使用同款 MP3300 控制器的。
老实说,这样的集成驱动电机产品和系统架构并算不上是什么新技术,不少欧美系运控自动化厂家早在几年前就已经有发布过类似的产品,比如:力士乐的 IndraDrive MI、西家的 S120M、小贝家的 AcoposMotor、丹佛斯的 ISD。
尽管这些产品问世多年以来始终未能在行业中得到广泛的应用普及,但这主要是因为受到来自技术(输出容量、温升散热、振动)和成本等方面因素的影响和限制,其本身所对工业运控设备的实用价值还是非常明显的,例如:
节省电气设备空间
减少线缆敷设
提升设备 EMC 电磁兼容性能
优化设备生产运营维护效率
…
因此,如果能够看到此项技术对工业运控行业发展的这些积极意义,就很容易理解了为什么 Σ-7 会有这样的产品更新动作了。并且,可以非常肯定的研判,未来还会有更多的运控品牌加入到集成驱动电机的阵营中来。
那么,与之前已经面市的这些欧美系集成驱动电机产品(系统)相比较,此次安川发布的 Σ-7F 有哪些差别呢?
从发布的消息看,主要就是其特殊的功率半导体元件:
GaN(氮化镓)
并且号称 Σ-7F 是将氮化镓作为功率半导体元件的集成驱动电机产品。
将氮化镓材料用于伺服驱动的功率单元,安川在其网上是这样说明的:
GaN (gallium nitride) is a compound of Ga (gallium) and N (nitrogen)。
Compared to Si (silicon) semiconductors, power semiconductors which use GaN materials enable work in high temperatures, have a strong rate of dielectric breakdown electric field strength, offer a higher rate of saturated electron mobility and electron mobility compared to power semiconductors that use SiC materials. Due to these advantages, including high-speed switching capacities, it has high expectations for applications for power semiconductors.
GaN(氮化镓)是 Ga(镓)和 N(氮)的化合物。
与 Si(硅)半导体相比,使用 GaN 材料的功率半导体能够在高温下工作,具有较高的介电击穿电场强度,与使用 SiC(碳化硅)材料的功率半导体相比,提供了更高的饱和电子迁移率和电子迁移率。 由于这些优点,包括高速开关能力,它将有助于提升功率半导体元件的应用预期。
我个人对这段文字是这样理解的:
为了应对伺服电机连续工作时的温升对集成驱动单元的影响, 在 Σ-7F 集成的驱动单元内部,采用了某种(新型)功率半导体材料 GaN(氮化镓),以确保其在达到较高的工作温度时,依然能够保持出色的功率输出特性。
不过,以目前公布的有限数据资料,基本上很难看出这款新产品的外部输出性能究竟如何,例如:频响带宽、调速和定位性能…等等,目测仍需待产品批量装机实测后才能对其进行验证和评判。
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