發展我國伺服驅動產業的探討
作為數控機床的重要功能部件，伺服驅動裝置的特性一直是影響數控機床加工性能的重要指標。圍繞伺服驅動裝置的動態特性與靜態特性的提高，近年來國內外發展了多種伺服驅動技術。可以預見，隨著高速切削、超精密加工、網絡制造等先進技術的發展，具有網絡接口的全數字交流伺服驅動系統、直線伺服系統及高速電主軸等成為機床行業的關注熱點，并成為伺服驅動系統的發展方向。
交流永磁同步伺服驅動裝置
伺服驅動技術經過了直流伺服裝置、直流無刷伺服裝置和交流永磁同步伺服驅動裝置三個階段。隨著現代制造業規模化生產對加工設備提出了高速度、高精度、高效率的要求，交流永磁同步伺服驅動裝置具有高響應、免維護(無炭刷、換向器等磨損元部件)、高可靠性等特點。它采用微處理技術、大功率高性能半導體功率器件技術、電機永磁材料制造工藝和具有較好的性能價格比，成為工業領域實現自動化的基礎技術之一。
從2005年德國漢諾威展覽會，可以看到伺服驅動裝置的兩個發展趨勢:
全數字化
全數字化是未來伺服驅動技術發展的必然趨勢。全數字化不僅包括伺服驅動內部控制的數字化，伺服驅動到數控系統接口的數字化，而且還應該包括測量單元數字化。因此伺服驅動單元內部三環的全數字化、現場總線連接接口、編碼器到伺服驅動的數字化連接接口，是全數字化的重要標志。
隨著微電子制造工藝的日益完善，采用新型高速微處理器，特別是數字信號處理器—dsp技術，使運算速度呈幾何級數上升。伺服驅動內部的三環控制(位置環/速度環/電流環)數字化是保證伺服驅動高響應、高性能和高可靠性的重要前提。伺服驅動所有的控制運算，都可由其內部的dsp完成，達到了伺服環路高速實時控制的要求。一些產品還將電機控制的外圍電路與dsp內核集成于一體，一些新的控制算法速度前饋、加速度前饋、低通濾波、凹陷濾波等得以實現。
伺服驅動傳統的模擬量控制接口，容易受到外部信號干擾，傳輸距離短。我國目前伺服驅動裝置上大量采用的脈沖式控制接口，也不是真正意義上的數字接口。這種接口受脈沖頻率的限制，不能滿足高速、高精控制的要求。而采用現場總線的數字化控制接口，是伺服驅動裝置實現高速、高精控制的必要條件。因此，近年來外國公司紛紛推出各自的數字接口協議和標準，如日本發那科公司推出串行伺服總線(fssb)，德國西門子公司推出profibus-dp總線，日本三菱推出cc-link總線，德國力施樂推出sercos總線。
全數字化已經延伸到測量單元接口的數字化。德國heidenhain將各種類型的編碼器，如絕對、增量式和正余弦編碼器的細分功能，都統一到endae2.2編碼器連接協議中。細分過程在編碼器內部完成，再通過數字接口和伺服驅動連接起來，這才是真正的全數字化。
高性能
表現為高精度、高動態響應、高剛性、高過載能力、高可靠性、高電磁兼容性、高電網適應能力、高性價比。
在2005年漢諾威展覽會上，日本發那科推出了hrv4伺服控制控制技術。伺服hrv4繼承并進一步發展了hrv3的優點，具有如下特點:在任何時刻，均采用納米層次的位置指令，使用1600萬/轉的αi 高分辨率的脈沖編碼器，可以實現納米精度的伺服控制;hrv4超高速伺服控制處理器，所控制的電機轉速可以達到60000r/min;hrv4控制算法，可使得伺服電機的最大控制電流減少50％，并減少電機發熱17％，因此，伺服驅動裝置可以獲得更高的剛性和過載能力。
各公司對伺服的動態特性更加關注。如海德漢公司在2005年漢諾威展覽會上，展示了不同分辨率的編碼器對扭矩脈動的影響，揭示了提高編碼器分辨率，可以大大減少伺服驅動的轉矩脈動。
電子電力技術的發展，使得伺服系統主電路功率元件的開關頻率由2～5khz提高到10khz以上, 大功率絕緣柵門雙極性晶體管(igbt)和智能控制功率模塊(ipm)等先進器件的采用，大大減少了伺服驅動器輸出回路的功耗，提高了系統的響應速度和平穩性，降低了運行噪音。這些不僅為交流伺服全數字化、高速度、高精度奠定了基礎，還使得交流伺服系統趨于小型化。
直接驅動技術(direct drive)
大推力直線伺服驅動裝置、大轉矩力矩伺服驅動裝置與傳統的螺旋傳動方式相比，直接驅動技術最大特點是取消了電動機到移動/轉動工作臺之間的一切機械傳動環節，即把機床進給傳動鏈的長度縮短為零。這種“零傳動”方式，帶來了螺旋傳動方式無法達到的性能指標，如加速度可達3g以上，為傳統驅動裝置的10～20倍，進給速度是傳統的4～5倍。
直接驅動技術是高速高精數控機床的理想驅動模式，受到機床廠家的重視，技術發展迅速。近年來，國際上幾十家公司展出了直線電動機驅動的高速機床，一些制造廠商已將機床運動加速度提高到2～3g，快速移動速度提高到150～240m/min。mazak公司將推出基于直線伺服系統的超音速加工中心，切削速度8馬赫，主軸最高轉速80000r/min, 快速移動速度500m/min, 加速度6g。這標志著，以直線伺服為代表的第二代高速機床，已克服了直線電機的發熱、防護和成本高的缺點，逐步走向實用。
2005年底，作者參觀了日本森精機的工廠，印象最深的是:森精機的機床產品上已大量使用自制的大轉矩力矩伺服驅動裝置。與傳統的蝸輪蝸桿傳動相比，大轉矩力矩伺服驅動裝置使得機床的回轉軸的結構大大簡化，轉臺的轉速大大提高，動態響應大大提高。
高速電主軸
電主軸是電動機與主軸融合在一起的產物。它將主軸電動機的定子、轉子直接裝入主軸組件內部，電動機的轉子即為主軸的旋轉部分，由于取消了齒輪變速箱的傳動與電動機的連接，實現了主軸系統的一體化、“零傳動”。因此，其具有結構緊湊、重量輕、慣性小、動態特性好等優點，并可改善機床動平衡，避免振動和噪聲，在超高速機床上得到了廣泛的應用。電主軸的驅動一般使用矢量控制的變頻技術。
國外高速加工主軸轉速一般在12000～25000r/min, 最高達70000～80000r/min。
我國伺服驅動系統的現狀
我國在20世紀80年代初期通過引進、消化、吸收國外先進技術，又在國家“七五”、“八五”、“九五”期間對伺服驅動技術進行重大科技攻關，取得了一定成果。
上世紀80年代，我國曾花巨資引進西門子的伺服驅動技術。但由于其引進的技術屬淘汰的落后技術，自主的消化吸收沒有突破，導致沒有實現產業化。慘痛的歷史教訓使大家明白了一個硬道理:對于伺服驅動這樣的戰略高技術，靠花錢引進根本辦不到;盲目效仿國外，也只會落后挨打，受制于人;唯一的出路，就是走自主創新之路。
華中科技大學是我國自主創新的伺服驅動技術的發源地之一。“八五”期間，華中科技大學的自控系和電力系分別開始了伺服驅動的研發工作。1996年，自控系與華中數控合作，共同研制基于單片機的模擬數字混合式(電流環是模擬量)交流伺服驅動和主軸驅動(hsv-9系列)，后來又開發了基于dsp的全數字交流伺服驅動裝置(hsv-16/18/20)并投入大批量生產。到目前為止已累計生產銷售30000多臺，被評為國家攻關重大成果和國家重點新產品。華中科技大學電力系與廣州數控、上海開通數控合作，研制的伺服驅動技術也已實現產業化。
北京航天數控公司生產的dscu系列全數字伺服控制單元和dssu系列全數字主軸控制單元、北京凱奇數控設備成套有限公司生產的全數字伺服控制單元和全數字主軸控制單元及電機也已經得到了大規模應用，進給伺服功率范圍20w～7.5kw，主軸伺服功率范圍3.5kw～22kw，可以滿足企業實際需要。
北京時光科技公司自主研發的“全數字化交流伺服控制技術”，采用32位微處理器為基礎的系統級芯片和智能化功率器件，成功實現了對三相交流異步電機（鼠籠式電動機）的高精度伺服控制。基于此項技術研制生產的ims系列伺服控制器可通過編程方式，靈活、準確地對電機的位置、轉速、加速度和輸出轉矩實現高精度控制，其產品能廣泛應用于機床、電梯、包裝機械、印刷機械、塑料機械、搬運機械、電動車及自動化生產線等各種領域，用戶反映良好。
從2003年開始，我國的經濟型數控系統從配用步進驅動裝置，開始大規模改用伺服驅動裝置。中國人自主創新的伺服驅動技術為促使我國數控系統產業的升級，立下了汗馬功勞，伺服驅動產業也取得了很大進步。
目前，我國伺服驅動系統的產品性能、產品可靠性方面，與國外產品還存在一定差距。特別是在全數字化的高性能伺服驅動技術方面，與國外名牌企業仍存在較大的差距，已成為制約我國發展中高檔數控系統產業的“瓶頸”問題。
華中數控伺服產品和技術特色
華中數控公司自成立以來，一直與華中科技大學控制科學與工程系在伺服產品的開發方面緊密合作。率先在國內開發成功基于微處理器的hsv-9交流伺服驅動裝置并批量生產和銷售。后來，承擔國家“十五”攻關項目“全數字交流伺服驅動系統和交流主軸伺服控制系統的研究開發與應用”、國家“十五”863項目“eq6110hev混合動力城市公交車用電機及其控制系統”、國家技術創新項目“全數字智能化交流進給驅動單元”和中小企業創新基金項目“高性能伺服驅動系統工程化研究”等7項國家級項目的研發任務。
華中數控近年來開發了具有自主知識產權的系列交流伺服驅動單元和交流伺服電機。
hsv-16系列全數字交流伺服驅動單元
作為一種新型產品，它進一步提高和完善了產品性能。驅動器的硬件環境為:高性能馬達控制專用數字信號處理器(dsp)+大規模現場可編程邏輯陣列(fpga)+智能功率模塊(ipm);操作簡單、可靠性高、體積小巧、易于安裝。具有自測試、自診斷功能，且對短路、過流、過壓、欠壓、泵升、過熱等多種故障情況具有完善的軟、硬件保護功能。
hsv-18d系列全數字交流伺服進給驅動單元和主軸單元
采用當今最新技術設計，交流380v直接供電，可實現多種交流電機，包括交流永磁同步電機、無刷直流電機、交流感應電機(交流異步電機)的轉矩、速度、位置閉環或全閉環控制。
為了提高產品的可靠性，面對國內用戶使用環境惡劣的現狀，華中數控的伺服驅動裝置的企業標準是按歐洲四級電磁兼容性的指標制訂的，比國家標準(歐洲三級電磁兼容性)的技術指標高出一倍。華中數控產品適用的電壓范圍達到±20％，而國家標準要求的產品電壓范圍為＋10％～－15％。
交流伺服電機是數控系統關鍵部件之一。過去主要靠進口，不僅價格昂貴，而且品種不全，供貨周期長。核心技術掌握在國外公司手里，系統技術改造也很困難,電機成本、類型和供貨期嚴重制約了數控系統產業的發展。為此，華中數控在2000年開始籌備自主研發交流伺服電機系列,投資組建了上海登奇機電技術有限公司，開發自主知識產權的gk6、gk7全系列永磁同步交流伺服電機和gm7系列交流伺服主軸。
研制初期，大量參考了國內外先進技術，包括德國西門子、日本安川、三洋、松下等電機的先進技術，結合國內用戶需求和市場需要，于2001年自行成功研發出gk6系列交流永磁同步伺服電機。該系列電機采用定子沖片疊壓外露結構，無間隙直接散熱;采用超高內稟嬌頑力稀土永磁材料形成氣隙磁場;自主研制的國內唯一的電機轉子斜磁體整體充磁的生產工藝設備，保證所生產的伺服電機無磁粘結、減少損耗，降低磁場振動和噪音,具有更高的性能。采用整體加工工藝，電機振動小、轉動平穩。目前產品額定扭矩為0.6～1000nm，額定轉速為1000、1200、1500、2000、3000、6000r/min。該系列電機的成功推出，為華中數控和國內其他數控企業提供了性價比很高、供貨及時、滿足個性需求的伺服電機配套。
在成功研制出交流伺服電機并市場化的基礎上，為了更全面地與數控機床配套，于2004年研制開發了gm7系列交流變頻主軸電機。目前產品額定功率為2.2kw～100kw，采用f級特殊絕緣結構，抗浪涌電流及電暈現象，壽命長，可靠性高;采用內藏風道，定子沖片碟壓一體式結構，散熱效率高、體積緊湊;采用整體加工工藝和高精度動平衡技術，大大提高了高速、高精和可靠性運行能力。
華中數控研制的交流伺服電機和交流變頻主軸電機，品種在國內最齊全。在產量上，每年翻番，已具備達年產２萬臺的能力。2006年，華中數控申報的國家發改委“裝備國產化”專項:全數字伺服驅動與電機的產業化，已通過了專家評審，公司擬投資7000萬元，新建10000m2的伺服驅動和電機的生產廠，建成后擬達到年產10萬臺套伺服驅動與電機的能力。
華中數控還根據市場需要，開發了多種有專用伺服產品。研制的大功率伺服驅動已用于重慶某廠的擺式列車車廂平衡系統。研制的開關磁阻電機控制器應用于武漢市城市混合動力電動公交車上;與德國某公司合作生產的工業縫紉機驅動系統已批量銷售。gk6、gm7伺服主軸電機已批量與我國某著名的注塑機生產廠家的全電動注塑機配套。輸出扭矩達1000nm的伺服驅動已用于鄂州機床廠開發的我國第一臺電動螺旋壓力。
發展我國伺服產業驅動系統產業的建議
作為數控機床的重要功能部件，伺服驅動和伺服電機是影響數控系統性能的重要功能部件。伺服驅動和伺服電機的成本占到數控系統的總成本的1/2～3/4，因此，是否掌握自主的伺服驅動和伺服電機技術，是決定一個數控系統廠的市場綜合競爭力的決定性因素。伺服驅動涉及大功率強電控制，是可靠性的薄弱環節和瓶頸。縱觀國外成功的數控系統企業，都有自主的伺服驅動技術自我配套能力。發展我國自主的伺服驅動技術和產業刻不容緩。建議如下:
大力加強伺服驅動裝置的生產工藝技術的研究
在國家863計劃、科技部中小型企業創新基金和國家“十五”攻關成果基礎上，我國的伺服驅動裝置的控制平臺技術已經基本成熟。產品化攻關重點是可靠性設計和可靠性保證措施、產品結構和系列化設計、大批量生產工藝研究，使產品能滿足國家相關標準要求，滿足市場急劇增長的需求，擴大國產伺服驅動裝置的市場占有率。
開展高性能伺服驅動裝置的性能測評和改進技術研究
加大對伺服驅動裝置測試手段的投入，開展伺服驅動的性能測評，以獨立、客觀、科學、實用的技術測試為依據，為我國伺服驅動技術的發展提供清晰的技術趨勢，把握真實的產品資料及合理的采購建議。
在此基礎上，支持國內企業開展高性能伺服驅動裝置的開發。縮小與國外高性能伺服驅動產品在高精度、高動態響應、高剛性、高過載能力、高可靠性、高電磁兼容性、高電網適應能力、高性價等方面的技術差距，提高我國產品的可靠性。
制訂伺服驅動和數控系統的數字化接口的中國標準
以數控系統和伺服驅動的數字化接口規范和標準這一共性技術為紐帶，形成國內數控系統產業的合作和聯盟，發揮各自的優勢，縮短開發周期、降低開發費用、形成相互配套，形成合力與國外數控系統廠商競爭，增強我國數控機床和數控系統在國際市場上的競爭力。同時，掌握了數控系統和伺服驅動的數字化接口協議與標準的話語權，才能提高我國在國際標準化組織的地位，起到規范國內數控市場，影響國際數控公司，建立保護我國數控系統產業發展的技術壁壘。可以縮小我國數控系統行業與國外的技術差距，改變目前國內數控系統廠商之間的低價格、低水平競爭的狀況。
加大投入開發大推力直線伺服驅動裝置、大轉矩力矩伺服驅動裝置和高速主軸驅動裝置。
直接伺服驅動技術是未來伺服驅動技術發展的方向。數控機床采用直接伺服驅動技術，雖然省去中間變換環節，實現所謂“零傳動”，系統結構具有更加的合理性，但是作為一種新的應用技術還面臨許多現實的技術難題。諸如控制系統對參數攝動、負載擾動等許多不確定因素的抗干擾問題、伺服電動機的強制散熱問題、系統快速吸能制動問題及嚴格防塵隔磁措施等，所有這些實際問題有待于進一步解決和技術的進一步完善。
交流永磁同步伺服驅動裝置
伺服驅動技術經過了直流伺服裝置、直流無刷伺服裝置和交流永磁同步伺服驅動裝置三個階段。隨著現代制造業規模化生產對加工設備提出了高速度、高精度、高效率的要求，交流永磁同步伺服驅動裝置具有高響應、免維護(無炭刷、換向器等磨損元部件)、高可靠性等特點。它采用微處理技術、大功率高性能半導體功率器件技術、電機永磁材料制造工藝和具有較好的性能價格比，成為工業領域實現自動化的基礎技術之一。
從2005年德國漢諾威展覽會，可以看到伺服驅動裝置的兩個發展趨勢:
全數字化
全數字化是未來伺服驅動技術發展的必然趨勢。全數字化不僅包括伺服驅動內部控制的數字化，伺服驅動到數控系統接口的數字化，而且還應該包括測量單元數字化。因此伺服驅動單元內部三環的全數字化、現場總線連接接口、編碼器到伺服驅動的數字化連接接口，是全數字化的重要標志。
隨著微電子制造工藝的日益完善，采用新型高速微處理器，特別是數字信號處理器—dsp技術，使運算速度呈幾何級數上升。伺服驅動內部的三環控制(位置環/速度環/電流環)數字化是保證伺服驅動高響應、高性能和高可靠性的重要前提。伺服驅動所有的控制運算，都可由其內部的dsp完成，達到了伺服環路高速實時控制的要求。一些產品還將電機控制的外圍電路與dsp內核集成于一體，一些新的控制算法速度前饋、加速度前饋、低通濾波、凹陷濾波等得以實現。
伺服驅動傳統的模擬量控制接口，容易受到外部信號干擾，傳輸距離短。我國目前伺服驅動裝置上大量采用的脈沖式控制接口，也不是真正意義上的數字接口。這種接口受脈沖頻率的限制，不能滿足高速、高精控制的要求。而采用現場總線的數字化控制接口，是伺服驅動裝置實現高速、高精控制的必要條件。因此，近年來外國公司紛紛推出各自的數字接口協議和標準，如日本發那科公司推出串行伺服總線(fssb)，德國西門子公司推出profibus-dp總線，日本三菱推出cc-link總線，德國力施樂推出sercos總線。
全數字化已經延伸到測量單元接口的數字化。德國heidenhain將各種類型的編碼器，如絕對、增量式和正余弦編碼器的細分功能，都統一到endae2.2編碼器連接協議中。細分過程在編碼器內部完成，再通過數字接口和伺服驅動連接起來，這才是真正的全數字化。
高性能
表現為高精度、高動態響應、高剛性、高過載能力、高可靠性、高電磁兼容性、高電網適應能力、高性價比。
在2005年漢諾威展覽會上，日本發那科推出了hrv4伺服控制控制技術。伺服hrv4繼承并進一步發展了hrv3的優點，具有如下特點:在任何時刻，均采用納米層次的位置指令，使用1600萬/轉的αi 高分辨率的脈沖編碼器，可以實現納米精度的伺服控制;hrv4超高速伺服控制處理器，所控制的電機轉速可以達到60000r/min;hrv4控制算法，可使得伺服電機的最大控制電流減少50％，并減少電機發熱17％，因此，伺服驅動裝置可以獲得更高的剛性和過載能力。
各公司對伺服的動態特性更加關注。如海德漢公司在2005年漢諾威展覽會上，展示了不同分辨率的編碼器對扭矩脈動的影響，揭示了提高編碼器分辨率，可以大大減少伺服驅動的轉矩脈動。
電子電力技術的發展，使得伺服系統主電路功率元件的開關頻率由2～5khz提高到10khz以上, 大功率絕緣柵門雙極性晶體管(igbt)和智能控制功率模塊(ipm)等先進器件的采用，大大減少了伺服驅動器輸出回路的功耗，提高了系統的響應速度和平穩性，降低了運行噪音。這些不僅為交流伺服全數字化、高速度、高精度奠定了基礎，還使得交流伺服系統趨于小型化。
直接驅動技術(direct drive)
大推力直線伺服驅動裝置、大轉矩力矩伺服驅動裝置與傳統的螺旋傳動方式相比，直接驅動技術最大特點是取消了電動機到移動/轉動工作臺之間的一切機械傳動環節，即把機床進給傳動鏈的長度縮短為零。這種“零傳動”方式，帶來了螺旋傳動方式無法達到的性能指標，如加速度可達3g以上，為傳統驅動裝置的10～20倍，進給速度是傳統的4～5倍。
直接驅動技術是高速高精數控機床的理想驅動模式，受到機床廠家的重視，技術發展迅速。近年來，國際上幾十家公司展出了直線電動機驅動的高速機床，一些制造廠商已將機床運動加速度提高到2～3g，快速移動速度提高到150～240m/min。mazak公司將推出基于直線伺服系統的超音速加工中心，切削速度8馬赫，主軸最高轉速80000r/min, 快速移動速度500m/min, 加速度6g。這標志著，以直線伺服為代表的第二代高速機床，已克服了直線電機的發熱、防護和成本高的缺點，逐步走向實用。
2005年底，作者參觀了日本森精機的工廠，印象最深的是:森精機的機床產品上已大量使用自制的大轉矩力矩伺服驅動裝置。與傳統的蝸輪蝸桿傳動相比，大轉矩力矩伺服驅動裝置使得機床的回轉軸的結構大大簡化，轉臺的轉速大大提高，動態響應大大提高。
高速電主軸
電主軸是電動機與主軸融合在一起的產物。它將主軸電動機的定子、轉子直接裝入主軸組件內部，電動機的轉子即為主軸的旋轉部分，由于取消了齒輪變速箱的傳動與電動機的連接，實現了主軸系統的一體化、“零傳動”。因此，其具有結構緊湊、重量輕、慣性小、動態特性好等優點，并可改善機床動平衡，避免振動和噪聲，在超高速機床上得到了廣泛的應用。電主軸的驅動一般使用矢量控制的變頻技術。
國外高速加工主軸轉速一般在12000～25000r/min, 最高達70000～80000r/min。
我國伺服驅動系統的現狀
我國在20世紀80年代初期通過引進、消化、吸收國外先進技術，又在國家“七五”、“八五”、“九五”期間對伺服驅動技術進行重大科技攻關，取得了一定成果。
上世紀80年代，我國曾花巨資引進西門子的伺服驅動技術。但由于其引進的技術屬淘汰的落后技術，自主的消化吸收沒有突破，導致沒有實現產業化。慘痛的歷史教訓使大家明白了一個硬道理:對于伺服驅動這樣的戰略高技術，靠花錢引進根本辦不到;盲目效仿國外，也只會落后挨打，受制于人;唯一的出路，就是走自主創新之路。
華中科技大學是我國自主創新的伺服驅動技術的發源地之一。“八五”期間，華中科技大學的自控系和電力系分別開始了伺服驅動的研發工作。1996年，自控系與華中數控合作，共同研制基于單片機的模擬數字混合式(電流環是模擬量)交流伺服驅動和主軸驅動(hsv-9系列)，后來又開發了基于dsp的全數字交流伺服驅動裝置(hsv-16/18/20)并投入大批量生產。到目前為止已累計生產銷售30000多臺，被評為國家攻關重大成果和國家重點新產品。華中科技大學電力系與廣州數控、上海開通數控合作，研制的伺服驅動技術也已實現產業化。
北京航天數控公司生產的dscu系列全數字伺服控制單元和dssu系列全數字主軸控制單元、北京凱奇數控設備成套有限公司生產的全數字伺服控制單元和全數字主軸控制單元及電機也已經得到了大規模應用，進給伺服功率范圍20w～7.5kw，主軸伺服功率范圍3.5kw～22kw，可以滿足企業實際需要。
北京時光科技公司自主研發的“全數字化交流伺服控制技術”，采用32位微處理器為基礎的系統級芯片和智能化功率器件，成功實現了對三相交流異步電機（鼠籠式電動機）的高精度伺服控制。基于此項技術研制生產的ims系列伺服控制器可通過編程方式，靈活、準確地對電機的位置、轉速、加速度和輸出轉矩實現高精度控制，其產品能廣泛應用于機床、電梯、包裝機械、印刷機械、塑料機械、搬運機械、電動車及自動化生產線等各種領域，用戶反映良好。
從2003年開始，我國的經濟型數控系統從配用步進驅動裝置，開始大規模改用伺服驅動裝置。中國人自主創新的伺服驅動技術為促使我國數控系統產業的升級，立下了汗馬功勞，伺服驅動產業也取得了很大進步。
目前，我國伺服驅動系統的產品性能、產品可靠性方面，與國外產品還存在一定差距。特別是在全數字化的高性能伺服驅動技術方面，與國外名牌企業仍存在較大的差距，已成為制約我國發展中高檔數控系統產業的“瓶頸”問題。
華中數控伺服產品和技術特色
華中數控公司自成立以來，一直與華中科技大學控制科學與工程系在伺服產品的開發方面緊密合作。率先在國內開發成功基于微處理器的hsv-9交流伺服驅動裝置并批量生產和銷售。后來，承擔國家“十五”攻關項目“全數字交流伺服驅動系統和交流主軸伺服控制系統的研究開發與應用”、國家“十五”863項目“eq6110hev混合動力城市公交車用電機及其控制系統”、國家技術創新項目“全數字智能化交流進給驅動單元”和中小企業創新基金項目“高性能伺服驅動系統工程化研究”等7項國家級項目的研發任務。
華中數控近年來開發了具有自主知識產權的系列交流伺服驅動單元和交流伺服電機。
hsv-16系列全數字交流伺服驅動單元
作為一種新型產品，它進一步提高和完善了產品性能。驅動器的硬件環境為:高性能馬達控制專用數字信號處理器(dsp)+大規模現場可編程邏輯陣列(fpga)+智能功率模塊(ipm);操作簡單、可靠性高、體積小巧、易于安裝。具有自測試、自診斷功能，且對短路、過流、過壓、欠壓、泵升、過熱等多種故障情況具有完善的軟、硬件保護功能。
hsv-18d系列全數字交流伺服進給驅動單元和主軸單元
采用當今最新技術設計，交流380v直接供電，可實現多種交流電機，包括交流永磁同步電機、無刷直流電機、交流感應電機(交流異步電機)的轉矩、速度、位置閉環或全閉環控制。
為了提高產品的可靠性，面對國內用戶使用環境惡劣的現狀，華中數控的伺服驅動裝置的企業標準是按歐洲四級電磁兼容性的指標制訂的，比國家標準(歐洲三級電磁兼容性)的技術指標高出一倍。華中數控產品適用的電壓范圍達到±20％，而國家標準要求的產品電壓范圍為＋10％～－15％。
交流伺服電機是數控系統關鍵部件之一。過去主要靠進口，不僅價格昂貴，而且品種不全，供貨周期長。核心技術掌握在國外公司手里，系統技術改造也很困難,電機成本、類型和供貨期嚴重制約了數控系統產業的發展。為此，華中數控在2000年開始籌備自主研發交流伺服電機系列,投資組建了上海登奇機電技術有限公司，開發自主知識產權的gk6、gk7全系列永磁同步交流伺服電機和gm7系列交流伺服主軸。
研制初期，大量參考了國內外先進技術，包括德國西門子、日本安川、三洋、松下等電機的先進技術，結合國內用戶需求和市場需要，于2001年自行成功研發出gk6系列交流永磁同步伺服電機。該系列電機采用定子沖片疊壓外露結構，無間隙直接散熱;采用超高內稟嬌頑力稀土永磁材料形成氣隙磁場;自主研制的國內唯一的電機轉子斜磁體整體充磁的生產工藝設備，保證所生產的伺服電機無磁粘結、減少損耗，降低磁場振動和噪音,具有更高的性能。采用整體加工工藝，電機振動小、轉動平穩。目前產品額定扭矩為0.6～1000nm，額定轉速為1000、1200、1500、2000、3000、6000r/min。該系列電機的成功推出，為華中數控和國內其他數控企業提供了性價比很高、供貨及時、滿足個性需求的伺服電機配套。
在成功研制出交流伺服電機并市場化的基礎上，為了更全面地與數控機床配套，于2004年研制開發了gm7系列交流變頻主軸電機。目前產品額定功率為2.2kw～100kw，采用f級特殊絕緣結構，抗浪涌電流及電暈現象，壽命長，可靠性高;采用內藏風道，定子沖片碟壓一體式結構，散熱效率高、體積緊湊;采用整體加工工藝和高精度動平衡技術，大大提高了高速、高精和可靠性運行能力。
華中數控研制的交流伺服電機和交流變頻主軸電機，品種在國內最齊全。在產量上，每年翻番，已具備達年產２萬臺的能力。2006年，華中數控申報的國家發改委“裝備國產化”專項:全數字伺服驅動與電機的產業化，已通過了專家評審，公司擬投資7000萬元，新建10000m2的伺服驅動和電機的生產廠，建成后擬達到年產10萬臺套伺服驅動與電機的能力。
華中數控還根據市場需要，開發了多種有專用伺服產品。研制的大功率伺服驅動已用于重慶某廠的擺式列車車廂平衡系統。研制的開關磁阻電機控制器應用于武漢市城市混合動力電動公交車上;與德國某公司合作生產的工業縫紉機驅動系統已批量銷售。gk6、gm7伺服主軸電機已批量與我國某著名的注塑機生產廠家的全電動注塑機配套。輸出扭矩達1000nm的伺服驅動已用于鄂州機床廠開發的我國第一臺電動螺旋壓力。
發展我國伺服產業驅動系統產業的建議
作為數控機床的重要功能部件，伺服驅動和伺服電機是影響數控系統性能的重要功能部件。伺服驅動和伺服電機的成本占到數控系統的總成本的1/2～3/4，因此，是否掌握自主的伺服驅動和伺服電機技術，是決定一個數控系統廠的市場綜合競爭力的決定性因素。伺服驅動涉及大功率強電控制，是可靠性的薄弱環節和瓶頸。縱觀國外成功的數控系統企業，都有自主的伺服驅動技術自我配套能力。發展我國自主的伺服驅動技術和產業刻不容緩。建議如下:
大力加強伺服驅動裝置的生產工藝技術的研究
在國家863計劃、科技部中小型企業創新基金和國家“十五”攻關成果基礎上，我國的伺服驅動裝置的控制平臺技術已經基本成熟。產品化攻關重點是可靠性設計和可靠性保證措施、產品結構和系列化設計、大批量生產工藝研究，使產品能滿足國家相關標準要求，滿足市場急劇增長的需求，擴大國產伺服驅動裝置的市場占有率。
開展高性能伺服驅動裝置的性能測評和改進技術研究
加大對伺服驅動裝置測試手段的投入，開展伺服驅動的性能測評，以獨立、客觀、科學、實用的技術測試為依據，為我國伺服驅動技術的發展提供清晰的技術趨勢，把握真實的產品資料及合理的采購建議。
在此基礎上，支持國內企業開展高性能伺服驅動裝置的開發。縮小與國外高性能伺服驅動產品在高精度、高動態響應、高剛性、高過載能力、高可靠性、高電磁兼容性、高電網適應能力、高性價等方面的技術差距，提高我國產品的可靠性。
制訂伺服驅動和數控系統的數字化接口的中國標準
以數控系統和伺服驅動的數字化接口規范和標準這一共性技術為紐帶，形成國內數控系統產業的合作和聯盟，發揮各自的優勢，縮短開發周期、降低開發費用、形成相互配套，形成合力與國外數控系統廠商競爭，增強我國數控機床和數控系統在國際市場上的競爭力。同時，掌握了數控系統和伺服驅動的數字化接口協議與標準的話語權，才能提高我國在國際標準化組織的地位，起到規范國內數控市場，影響國際數控公司，建立保護我國數控系統產業發展的技術壁壘。可以縮小我國數控系統行業與國外的技術差距，改變目前國內數控系統廠商之間的低價格、低水平競爭的狀況。
加大投入開發大推力直線伺服驅動裝置、大轉矩力矩伺服驅動裝置和高速主軸驅動裝置。
直接伺服驅動技術是未來伺服驅動技術發展的方向。數控機床采用直接伺服驅動技術，雖然省去中間變換環節，實現所謂“零傳動”，系統結構具有更加的合理性，但是作為一種新的應用技術還面臨許多現實的技術難題。諸如控制系統對參數攝動、負載擾動等許多不確定因素的抗干擾問題、伺服電動機的強制散熱問題、系統快速吸能制動問題及嚴格防塵隔磁措施等，所有這些實際問題有待于進一步解決和技術的進一步完善。
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