视频 | 视频高清图解，全方位认识内置永磁体伺服电机

阿明哥哥资料区 2018-02-02

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近日，罗家发布了一款采用了IPM技术的 Kinetix VPC 系列伺服电机。

外形和以往伺服电机 MP 和 VP 系列相同的法兰样式，但电机侧面少了过渡斜角，显得方正一些。

把外形设计成方正的一个主要原因应该是为提升连续功率输出。因为改善电机的散热特性，有助于提升其连续输出功率和扭矩。

⚠️ 以往罗家电机只有在其 MPL 系列的 B980 款上增加了一个型号的定制风扇选项。

电机内部

和 VPL 系列电机一样，VPC 也为用户提供了可选的轴封选项，这可以将电机轴侧防护等级提升到 IP65。当需要提升法兰侧轴端防护等级时，尤其是当电机轴向上安装时(参照：电机防护等级)，用户无需订购电机和轴封两个型号的产品，并且省去了复杂的轴封安装过程。

另外，VPC 采用了具备 L10 级使用寿命的轴承。

看一下最重要的部分，转子中内置永磁体的布局

可以看出 VPC 转子上永磁体的布局与传统伺服电机的不同，是嵌在转子磁钢内部的，而不是贴在其磁钢体的表面。

内置永磁体就是通过将永磁体嵌入转子磁钢内部，优化转子磁场布局，提升转子和定子线圈磁场作用力效率，帮助电机达到更优质的扭矩输出性能。

罗家官方资料显示：借助内置永磁体技术，VPC 可以达到 IE4 标准的能效;配合 Kinetix 5700 伺服驱动器，VPC 能够提供较低纹波的转矩输出，以获得更平滑的运控动力性能。

同时，在需要连续运转的传动应用中，内部永磁体技术能够帮助电机在高转速时提供有效的扭矩输出。从 VPC 的电机特性曲线上就可以看出这一点。

上面这台型号为 VPC-B30029 的电机，堵转扭矩 > 100Nm，额定转速为 1500 RPM，但在最高转速 3000 RPM 时，依然能够提供 >40Nm 的连续扭矩输出。

这对于普通 SPM伺服电机来说，要在如此大的功率级别有这样的高速扭矩输出特性，几乎是不可想像的。

官方资料说，要获得上述高速扭矩输出特性，需要让 VPC 工作在弱磁模式下，以扩大其速度范围。

尾部可以看到为电机提供强制风冷动力的冷却风扇。

尾部风扇是个可选组件，同时也是可以拆卸的，方便维护。这和目前大部分伺服电机在冷却风扇上的做法是类似的。

拆下风扇，露出罗家伺服电机尾部标志性的 Logo 样式，这就是没有冷却风扇的 VPC 电机末端。

拆下电机尾部端盖，可以看到其轴末端的伺服反馈编码器。

VPC 提供三种不同的反馈类型选项。

Hiperface DSL：

23 位分辨率，单圈分辨率最高可达 8,388,608 个计数，多圈绝对值反馈，最大记录 4096 圈;SIL2/PLd 安全等级，第二安全通道为 12 位反馈;采用与动力线集成到一根电机电缆中的两芯高速数字通讯反馈

Hiperface：

每圈 1024 个 sin/cos周期，分辨率可达每圈 21 位，单圈绝对值反馈

· EnDat 2.2

每圈 25 位的分辨率，多圈数字式绝对值反馈，最大记录 4096 圈

机械安装方面，除了传统的法兰安装，VPC 还提供了底座安装方式。这可以让一些大功率的电机应用变得更加方便灵活。

和 VPL 一样，VPC 可以使用单电缆作为电气连接，不过需要注意的是，这只适用于 Hiperface DSL 的反馈类型。

对于 Hiperface 和 Endat 2.2，仍然需要使用两根电机电缆，一根反馈，一根动力(+抱闸)。

据悉，目前能与 VPC 适配兼容的驱动器，只有Kinetix 5700。这应该和 VPC 采用内置永磁体技术，需要工作在弱磁模式下有一定关系。因此，VPC 更像是一款用于罗家运控系统的伺服电机，其他运控系统用户要使用到这款产品，难度还是比较大的(至少现阶段是这样的)。

那么，问题来了，罗家为何要发布这样一款伺服电机呢?

Kinetix 系列这几年正在经历着一轮产品和技术的迭代和更新。一方面，Kinetix 驱动器从原来采用 SERCOS 运控总线，升级到新一代基于 EtherNet/IP 的 Kinetix 5500 和 Kinetix 5700;同时 Kinetix 的驱动功率也从原之前 22kW，提升到 60kW。

另一方面，伺服电机从原来使用 Hiperface Stegmann 接口，进化到新的 Hiperface DSL 伺服反馈协议，有了使用单电缆技术的 VPL 系列伺服电机。

但由于新一代单电缆 VPL 电机的连续堵转扭矩输出最大只有 32 Nm，最大(连续)功率输出仅 7kW，只能匹配 Kinetix 5500 或者 Kinetix 5700 的低功率(双轴)轴模块，而如果在设备中需要有 32Nm 以上的连续扭矩输出，在罗家的 Kinetix 运控架构体系中，就只能用回之前需要两根电缆连接的 MP 系列伺服电机。

从 VPC 的输出扭矩范围看，这样一款产品是用来补足其Kinetix 体系中的一个重大空缺。可话说为什么要采用内置永磁体技术呢?

罗家产品所面对的行业应用很多都需要使用到大功率的伺服电机，大量运控应用正在对连续高速运动中的电机有着越来越高的性能要求，比如：收放卷、张力控制、相位同步等等;使用内置永磁体技术有助于提升电机在连续高速运转时的输出特性。

另外因素成本，内置永磁体技术可以节省在电机内使用的永磁体的数量。所以这几年稀土材料价格必然会快速上涨，对罗家此次作出这样的产品决策有着非常重要的推动作用。

最后一个，罗家这几年一直在倡导运控系统的优化，借助内置永磁体技术，将可以提升电机在连续高速运转时的能效。换言之，使用同等标称规格的驱动器和电机，能够达到更大的实际扭矩和功率输出;或者在需要相同扭矩输出的前提下，可以使用更优化的驱动器和电机组合。除此以外，当然也不排除其在内置永磁体电机的生产制造技术上有了某种重大突破的可能。

来源：制造商