原標題:安川新款 Σ-7F 集成驅動電機大揭秘!
幾天前,在日本東京舉辦的機械要素展上,安川電機展示了其新款 Σ-7F 集成驅動伺服電機。
作為 Σ-7 系列伺服系統的擴充升級,這款產品是安川在今年 5 月 26 日 正式發布的,因此此次東京要素展應該算是這款產品亮相的首個大型行業展會。

此次展出的樣品為一款400w 的 Σ-7F (集成驅動器)伺服電機,外形上看并不復雜。

從上圖可以很明顯的看出,其實際上就是(左側)的 400w 伺服電機和(右側)驅動器單元拼裝集成在一起的組合體。就是說,其集成的驅動放大單元,是被置于電機尾部末端處的。

法蘭側電機安裝尺寸,如:法蘭盤框架大小、安裝孔徑、輸出軸長度和直徑...等等,與現有 Σ7 系列同功率 SGM7J 電機完全一致。

電機尾部集成的驅動器側面,是 Σ-7F 的電氣連接端口。有沒有注意到,安川在此款電機上采用了高防護等級的金屬連接器,這在傳統的日系伺服產品中并不多見,目測這和其內部集成了驅動放大單元有很大關系。
右側一個較大的 M17 金屬連接器,為直流動力電源輸入端口。按照官方發布的資料看,其電壓等級為 DC 270~324V (-15% ~+10%)。
??與一些歐系集成驅動電機產品不同,此處的電源輸入端口的插頭是不可旋轉的。
左側兩個帶塑料保護蓋的 5 針 M12 插座,為安川 MECHATROLINK III (運動)控制總線端口,可以通過鏈式網絡拓撲布局,連接其自家的 MP3300 設備控制器。

產品尾部端蓋上,除了印有 YASKAWA 的標志,左側還有一排(共計 5 個) LED 狀態指示燈,從標示的名稱看,它們的含義大致包括:母線電容充電狀態、伺服運行使能/故障狀態、通訊連接狀態、動力電源狀態...;此外左下角還有一個 USB 端口,據介紹這是用于對驅動器進行個別參數調整用的。

目前發布的 Σ-7F 電機輸出功率僅為 100w~400w,據現場安川日本方面介紹,他們有計劃在今年年底之前發布 850w 輸出的型號。不過,盡管如此,與能夠達到 7kW 功率輸出同類型歐美系產品相比較,還是小了不少。

和市面上所有集成驅動電機產品一樣,在將 Σ-7F 集成到設備系統時,也必須使用與之配套的直流(母線)電源。已經發布的 CACP 電源分為 1.5 kW 和 3.0 kW 兩個功率級別,輸出電壓: DC 270~324V (-15% ~+10%),輸入電壓:三相 AC 200~240V(-15% ~+10%)。這就是說,目前的 Σ-7F 的輸入電壓只有三相交流 220V 級別,如果在國內或出口歐洲的設備上使用,仍然需要配備變壓器。

老實說,這樣的集成驅動電機產品和系統架構并算不上是什么新技術,不少歐美系運控自動化廠家早幾年就已經有發布過此類產品,比如:力士樂的 IndraDrive MI、西家的 S120M、丹佛斯的 ISD...;盡管這些產品問世多年以來始終未能在行業中得到廣泛的應用普及,但這主要是因為受到來自技術(輸出容量、溫升散熱、振動)和成本等方面因素的影響和限制,其本身所對工業運控設備的實用價值還是非常明顯的,例如:
節省電氣設備空間 減少線纜敷設 提升設備 EMC 電磁兼容性能 優化設備生產運營維護效率 ...
因此,看到這項技術對工業運控行業發展的這些積極影響,就很容易理解了為什么 Σ-7 會有這樣的產品更新動作了。并且,可以非常肯定的研判,未來還會有更多品牌廠家加入到集成驅動電機陣營之中。

那么,與之前已經面市的這些歐美系集成驅動電機產品(系統)相比較,此次安川發布的 Σ-7F 有哪些差別呢?

從官方發布的消息看,主要就是其特殊的功率半導體元件:
并且號稱 Σ-7F 是首款將氮化鎵作為功力半導體元件的集成驅動電機產品。
將氮化鎵用于伺服驅動的功率單元半導體材料,安川在其官網上是這樣說明的:
我個人對這段文字是這樣理解的:
為了應對伺服電機連續工作時的溫升對集成驅動單元的影響, Σ-7F 集成的驅動單元內部,采用了某種(新的)功率半導體材料 GaN(氮化鎵),以確保其在達到較高的工作溫度時,依然能夠保持出色的功率輸出特性。
不過,以目前有限的數據資料,基本上看出這款新產品的外部輸出性能,例如:頻響帶寬、調速和定位性能...等等,目測仍需待產品批量裝機實測后才能對其進行驗證和評判。
總結下 Σ-7F 的一些特性要點: