伴隨中國(guó)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)由粗放模式轉(zhuǎn)向高質(zhì)量、高層次、精細(xì)化模式，加上整體社會(huì)向著節(jié)約、綠色、低碳化等新質(zhì)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)型，使得一體化方案越來(lái)越得到了用戶市場(chǎng)的重視，微型直流低壓伺服驅(qū)動(dòng)器成為較受關(guān)注的產(chǎn)品線。

微型直流低壓伺服驅(qū)動(dòng)

該產(chǎn)品的主要應(yīng)用優(yōu)勢(shì)有：小尺寸，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省設(shè)備空間，更便于集成化設(shè)計(jì);功耗低，低壓伺服功率密度高，轉(zhuǎn)換效率高，降低能耗;響應(yīng)快，低壓伺服采用的計(jì)算芯片相對(duì)于交流伺服的性能更高，可以提高伺服的響應(yīng)能力;適配電機(jī)類型多，在低壓領(lǐng)域可以通用等，這些都很好地滿足了當(dāng)前企業(yè)高效生產(chǎn)的使用需求。總體而言，市場(chǎng)對(duì)于這類產(chǎn)品的要求是微型化，能夠盡可能地靠近電機(jī)安裝，無(wú)需拖鏈，同時(shí)，高功率密度、低功耗、集成化、模塊化的趨勢(shì)也愈加明顯。

根據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)階段，中國(guó)低壓伺服驅(qū)動(dòng)器的市場(chǎng)容量大約在5億人民幣左右，從目前市場(chǎng)供應(yīng)來(lái)看，主流開(kāi)發(fā)廠商包括：Elmo、Maxon、Copley Control、Technosoft、AMC、Ingenia、Synapticon等，以及國(guó)內(nèi)本土的步科自動(dòng)化、雷賽智能、和利時(shí)電機(jī)、微秒、高創(chuàng)、ISMC相石科技、固高科技、行動(dòng)元、清能德創(chuàng)、華創(chuàng)智企等等。

有業(yè)內(nèi)資深人士表示，其實(shí)微型直流低壓伺服驅(qū)動(dòng)器的市場(chǎng)規(guī)模并不大，僅為交流伺服驅(qū)動(dòng)器市場(chǎng)的1%左右，但另一方面，市場(chǎng)對(duì)于這類產(chǎn)品的性能要求卻并不低。例如，在對(duì)電機(jī)支持方面，往往要求微型直流低壓伺服驅(qū)動(dòng)器要能夠支持各種不同類型的電機(jī)，包括：伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、音圈電機(jī)、直線電機(jī)、DD馬達(dá)、無(wú)刷電機(jī)、直流有刷電機(jī)等等;另外，還需要兼容多種編碼器協(xié)議和工業(yè)總線，尤其是很多時(shí)候要求結(jié)合客戶工藝、結(jié)構(gòu)進(jìn)行定制化開(kāi)發(fā)。

這些也是由微型直流低壓伺服驅(qū)動(dòng)器目前主要服務(wù)的市場(chǎng)性質(zhì)所決定的，可以說(shuō)，“小眾化、市場(chǎng)分散”——是這類驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用市場(chǎng)的突出特征。

高功率密度產(chǎn)品仍是“藍(lán)海”市場(chǎng)

據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)的市場(chǎng)調(diào)研顯示，目前市場(chǎng)上小于60V的直流低壓驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品較為普遍，但能夠滿足半導(dǎo)體、機(jī)器人、軍工等特殊領(lǐng)域應(yīng)用的60-200V產(chǎn)品則相對(duì)較少。對(duì)此，有行業(yè)人士認(rèn)為，這主要是因?yàn)槭艿焦β拾雽?dǎo)體工藝制程的限制，有能力生產(chǎn)電壓在(60-200)V之間的高功率密度伺服驅(qū)動(dòng)器的公司寥寥無(wú)幾，還是一片“藍(lán)?！笔袌?chǎng)，僅有以色列Elmo等少數(shù)幾家公司能完全覆蓋到200V這一產(chǎn)品線，高功率密度、高端專用市場(chǎng)現(xiàn)階段還處于一個(gè)國(guó)際品牌壟斷的狀態(tài)。

例如Elmo公司開(kāi)發(fā)的Gold Twitter系列伺服驅(qū)動(dòng)器，其體積只有火柴盒一樣大小，卻可以達(dá)到5.5kW，功率密度甚至達(dá)455.49W/cm3，是常規(guī)產(chǎn)品功率密度的1000倍。這主要是依靠其中的驅(qū)動(dòng)芯片(Gate Driver)來(lái)提升效率，這種驅(qū)動(dòng)芯片實(shí)現(xiàn)了控制信號(hào)MCU到功率驅(qū)動(dòng)(PowerMOS)之間的一個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)，是控制信號(hào)與功率器件之間的接口，這種驅(qū)動(dòng)集成電路芯片可以有效減低系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度、縮短開(kāi)發(fā)周期、提高可靠性，并且每一個(gè)功率器件都必須要一個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片，因此驅(qū)動(dòng)芯片有著不同的結(jié)構(gòu)、耐壓絕緣等級(jí)、保護(hù)特性和封裝形式等。

Elmo近期推出的Titanium Solo Castanet是一款備受期待的新產(chǎn)品，它是基于氮化鎵功率開(kāi)關(guān)技術(shù)的下一代雙軸功能安全伺服驅(qū)動(dòng)器，適用于低直流電壓應(yīng)用。該解決方案在100伏電壓下最高可達(dá)15安培，連續(xù)功率為2.4千瓦。

Titanium Solo Castanet 是 Elmo 基于氮化鎵功率開(kāi)關(guān)技術(shù)的下一代雙軸功能安全伺服驅(qū)動(dòng)器

而在醫(yī)療器械領(lǐng)域，諾萬(wàn)特集團(tuán)旗下的Celera Motion在手術(shù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制解決方案的開(kāi)發(fā)方面也非常有實(shí)力，例如：適配于手術(shù)機(jī)器人機(jī)械臂關(guān)節(jié)的新一代EVEREST系列微型低壓直流伺服驅(qū)動(dòng)器采用超緊湊型設(shè)計(jì)，待機(jī)功耗最低約為1W，超高功率密度，熱損耗小，工作效率最高可達(dá)99%，超低延時(shí);在手術(shù)機(jī)器人的末端器械上，運(yùn)動(dòng)控制精度直接影響到最終的手術(shù)質(zhì)量及安全性操作，需要用到準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)控制高精度力反饋方案，Celera Motion DENALI微型低壓直流伺服驅(qū)動(dòng)器適用于在狹小緊湊的空間場(chǎng)合工作，并且發(fā)熱量極低，適用于手術(shù)機(jī)器人末端執(zhí)行器或醫(yī)生操作端等這些對(duì)溫度、發(fā)熱量控制有極高要求的應(yīng)用場(chǎng)合。

Celera Motion EVEREST 系列微型低壓直流伺服驅(qū)動(dòng)器

本土廠商最新開(kāi)發(fā)動(dòng)向

在微型伺服領(lǐng)域，與某些海外品牌相比，本土廠商基本上算是后進(jìn)者，在目前的市場(chǎng)上，大部分也都是按照國(guó)際廠商的規(guī)格在開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，但與此同時(shí)，也有一批企業(yè)正發(fā)揮自身對(duì)本土市場(chǎng)反應(yīng)迅速的優(yōu)勢(shì)，加快了在這一類產(chǎn)品線的更新迭代速度。

ISMC相石科技于2019年推出了其首款微伺服產(chǎn)品Diamond鉆石系列——“放在手心的驅(qū)動(dòng)器”，以其微小的尺寸、功率密度大和性能優(yōu)越在行業(yè)內(nèi)小有口碑，成為公司的主打產(chǎn)品，之后，ISMC相繼又推出Ruby紅寶石系列——面向多軸高度集成場(chǎng)景、Amber琥珀系列——滿足客戶的二次開(kāi)發(fā)需求，端子根據(jù)客戶需要靈活分布，方便客戶走線、Sapphire綠寶石系列——更適合惡劣的現(xiàn)場(chǎng)工況環(huán)境。

ISMC基于供應(yīng)鏈安全的需要，積極響應(yīng)國(guó)家政策號(hào)召，憑借其強(qiáng)大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)、超前的技術(shù)實(shí)力和嚴(yán)格的質(zhì)量控制，花費(fèi)超過(guò)兩年的時(shí)間，經(jīng)過(guò)上百次的器件認(rèn)證測(cè)試，今年，ISMC成功研發(fā)出了全國(guó)產(chǎn)化ADP系列微型伺服驅(qū)動(dòng)器。

據(jù)介紹，這款A(yù)DP系列微型伺服驅(qū)動(dòng)器的元器件實(shí)現(xiàn)了全面國(guó)產(chǎn)化，提升了產(chǎn)業(yè)鏈自主可控能力，也是ISMC在全國(guó)產(chǎn)系列平臺(tái)上推出的第一款系列產(chǎn)品。該產(chǎn)品具有小尺寸、高功率密度、高帶寬、高精度和低EMC等特點(diǎn);廣泛兼容支持多種通信協(xié)議和多種編碼器反饋，能夠輕松適配各種電機(jī)類型和控制器，實(shí)現(xiàn)靈活組合和快速部署。此外，其獨(dú)特的插針式接口設(shè)計(jì)，不僅簡(jiǎn)化了安裝流程，更為客戶的定制化需求與二次開(kāi)發(fā)提供了極大的便利。

ISMC 新推出的 ADP 系列微型伺服驅(qū)動(dòng)器

今年8月，在原來(lái)FM1系列無(wú)框電機(jī)的基礎(chǔ)上，雷賽智能再次推出了新一代的FM2系列，它采用全新的電磁方案設(shè)計(jì)，溫升更低、連續(xù)扭矩更大、速度更快、穩(wěn)定性更高。近年來(lái)，基于雷賽智能20多年運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)積累，以及對(duì)人形機(jī)器人市場(chǎng)需求的洞察，相繼推出了高質(zhì)價(jià)比的高密度無(wú)框電機(jī)、靈巧手用的空心杯電機(jī)以及機(jī)器人專用微型伺服系統(tǒng)等產(chǎn)品，并積極與減速機(jī)等眾多伙伴洽談合作，努力為廣大人形機(jī)器人本體廠家升級(jí)降本，共同推動(dòng)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

雷賽LD3Mini系列功率涵蓋50W/100W/400W/750W，具有EtherCAT/CAN/RS485等總線接口、最快125微秒總線周期、三環(huán)矢量控制、高中低頻振動(dòng)抑制等先進(jìn)功能，同時(shí)具備小巧靈動(dòng)、功能強(qiáng)大、易用高效、安全可靠四大核心產(chǎn)品特性，產(chǎn)品主要被應(yīng)用于人形機(jī)器人、手術(shù)機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人、AGV/RGV移動(dòng)機(jī)器人、醫(yī)療、3C電子、半導(dǎo)體等行業(yè)領(lǐng)域。此外，雷賽還可以根據(jù)客戶相關(guān)需求提供伺服驅(qū)動(dòng)定制以及中空編碼器，以匹配客戶使用要求并獲得極致的伺服效果。

清能德創(chuàng)同樣也是一家聚焦機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的專業(yè)伺服產(chǎn)品開(kāi)發(fā)廠家，其開(kāi)發(fā)的一款CoolDrive Mini ANT微型智能伺服采用GaN驅(qū)動(dòng)技術(shù)，具有高效率、低損耗的特點(diǎn);同時(shí)具有高功率密度、高開(kāi)關(guān)頻率以及高帶寬響應(yīng)，支持多種類型的編碼器以及全閉環(huán)控制，適用于人形機(jī)器人、機(jī)械狗等對(duì)于體積小且高爆發(fā)設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)景。另?yè)?jù)悉，清能德創(chuàng)目前是北京人形機(jī)器人創(chuàng)新中心的組建單位之一，并正積極參與建立國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為人形機(jī)器人共性技術(shù)的突破提供有力基礎(chǔ)支撐。

今年步科自動(dòng)化還推出了高質(zhì)量、高性價(jià)比的第五代低壓伺服系統(tǒng)——FD1X5系列低壓伺服系統(tǒng)，為市場(chǎng)提供了一種更緊湊、高效的機(jī)器人動(dòng)力解決方案。這款低壓伺服搭載高算力平臺(tái)，主頻頻率提升2.4倍，位置環(huán)8K，速度環(huán)16K，可為機(jī)器人系統(tǒng)提供更快的響應(yīng)速度及更精準(zhǔn)的控制，確保卓越的性能表現(xiàn)和出色的控制能力。產(chǎn)品規(guī)劃供電電壓等級(jí)為24-96V，最大功率達(dá)5KW，可持續(xù)輸出電流普遍提升20%，過(guò)載能力更強(qiáng)，并且具備防飛車功能和電機(jī)過(guò)溫保護(hù)，全面保障設(shè)備和操作人員安全。

另外，為滿足重載型移動(dòng)設(shè)備的市場(chǎng)需求，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)大功率低壓伺服，也是很多廠商的目標(biāo)。和利時(shí)電機(jī)公司推出的LS系列大功率伺服驅(qū)動(dòng)器采用主流先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理芯片，具備“雙核”處理能力，支持5KW低壓伺服電機(jī)；內(nèi)置高精密的電機(jī)控制算法，可實(shí)現(xiàn)多電機(jī)的實(shí)時(shí)協(xié)同控制，支持各電機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)和精確同步，完成復(fù)雜的動(dòng)作和任務(wù)。

結(jié) 語(yǔ)

微型直流低壓伺服作為伺服系統(tǒng)的一個(gè)分支市場(chǎng)，整體規(guī)模容量較小，從成套系統(tǒng)來(lái)看，根據(jù)有關(guān)專業(yè)調(diào)研機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，2022年中國(guó)低壓伺服系統(tǒng)的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了12億元，預(yù)計(jì)未來(lái)需求將繼續(xù)保持穩(wěn)步增長(zhǎng)，到2027年，市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到15億元左右。面對(duì)現(xiàn)階段市場(chǎng)下行壓力加大的形勢(shì)，持續(xù)結(jié)合特定市場(chǎng)需求，不斷豐富產(chǎn)品線，將會(huì)是支撐這類企業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的有效措施。

除了各種類型機(jī)器人需要電池供電的應(yīng)用場(chǎng)景之外，微型直流低壓伺服器在醫(yī)療器械、半導(dǎo)體、光伏/風(fēng)電新能源、鋰電、3C電子等制造領(lǐng)域仍有大量可發(fā)揮的潛力空間。在中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的過(guò)程中，對(duì)精密加工的要求會(huì)越來(lái)越高，輕量化、高能效、高集成、高精密已成為行業(yè)發(fā)展的主旋律，這也意味著，包括微型直流低壓伺服系統(tǒng)在內(nèi)的更多新技術(shù)將源源不斷地涌現(xiàn)在人們面前。