2018年9月14日,工業(yè)和信息化部規(guī)劃司發(fā)布《組織開展2018年度工業(yè)強基工程重點產(chǎn)品、工藝“一條龍”應(yīng)用計劃工作的通知》(工信廳規(guī)函[2018]287號)。工作任務(wù)圍繞“控制器”、“高精密減速器”、“伺服電機”、“發(fā)動機電噴系統(tǒng)”、“高速動車組軸承及地鐵車輛軸承”、“存儲器”等6條龍開展相關(guān)工作。
伺服電機產(chǎn)業(yè)鏈具體目標(biāo)和任務(wù)如下:
一、機器人用伺服電機
1.高性能稀土永磁材料環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。掌握晶界擴散、晶界相改性等材料制備技術(shù),實現(xiàn)低溫度系數(shù)燒結(jié)稀土永磁材料的批量制備和加工,滿足伺服電機對高耐溫、大去磁電流的要求。
(2)具體目標(biāo)。燒結(jié)釹鐵硼材料的內(nèi)稟矯頑力溫度系數(shù)優(yōu)于-0.42%/℃。
2.高性能電工鋼材料環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。掌握硅鋼片冷軋和退火技術(shù),以及不同的涂層技術(shù),滿足伺服電機對厚度、絕緣性能、均勻性、低鐵損的要求。
(2)具體目標(biāo)。硅鋼片厚度為0.3mm及以下,鐵損P15/50低于2.50W/kg,厚度偏差不超過3%。
3.編碼器環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。針對伺服電機用編碼器需求,研究高精度編碼器原理,實現(xiàn)高速、高精度、高可靠性編碼器及芯片產(chǎn)業(yè)化開發(fā),擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。
(2)具體目標(biāo)。編碼器:最高轉(zhuǎn)速≥8000rpm,單圈分辨率≥17bit,多圈計數(shù)值≥16位,角度誤差≤50角秒,工作環(huán)境溫度-40℃~100℃,并通過振動、EMC、耐久試驗。編碼器芯片:可編程32位MCU內(nèi)核,集成浮點運算模塊,頻率>200MHZ;支持17位~23位精度工業(yè)伺服;輸入信號頻率至300kHz;8通道差分輸入,輸入峰值幅度:20mV~1.4V;支持位置反饋,精度達(dá)到20位;支持自校正機械裝配誤差;內(nèi)置溫度傳感器;工作環(huán)境溫度-40℃~125℃。
4.功率器件環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。根據(jù)伺服驅(qū)動器功率設(shè)計,研究對比各類型IGBT、SiC/GaN器件的重點參數(shù)指標(biāo);開發(fā)基于寬禁帶半導(dǎo)體材料的芯片技術(shù);完成芯片設(shè)計,功率模塊設(shè)計及產(chǎn)品開發(fā);結(jié)合機器人伺服驅(qū)動器功率設(shè)計,完成高過載、高載頻、高可靠性伺服驅(qū)動單元設(shè)計與應(yīng)用。
(2)具體目標(biāo)。功率器件(芯片或模塊)耐壓Vces≥600V,電流最大30A;開關(guān)頻率fPWM≥20KHz;開關(guān)時間ton(典型值)≤1.3μS,toff(典型值)≤1.5μS;熱阻Rth(j-c)Q≤1.1℃/W;絕緣電壓Viso≥2500Vrms。
5.伺服電機設(shè)計環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。開展電機低轉(zhuǎn)矩波動、高轉(zhuǎn)矩密度、高過載能力,電機減速器一體化等技術(shù)攻關(guān),提高機器人用伺服電機整體性能及穩(wěn)定性。
(2)具體目標(biāo)。轉(zhuǎn)矩波動小于額定轉(zhuǎn)矩的1.1%;提高電機額定轉(zhuǎn)矩,減小電機體積從而減小機器人內(nèi)部空間和運動負(fù)載率,達(dá)到緊湊型設(shè)計水平,100W電機整機長度小于80mm;電機過載能力達(dá)到3.5倍;中空電機與諧波減速器一體化設(shè)計,電機和減速器整體體積和重量減少20%以上。
6.加工技術(shù)環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。突破自動繞線技術(shù)、精密鐵心級進模及疊壓技術(shù)、定子鐵芯拼接技術(shù)、定轉(zhuǎn)子組裝技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù),以提高伺服電機產(chǎn)品質(zhì)量、效率和運行可靠性。
(2)具體目標(biāo)。集中繞組鐵心的槽滿率≥90%,三相繞組間直流電阻偏差最大(不平衡率)<1%,漆包線伸長率≤7%;鐵心疊壓方向長度公差≤0.5倍片厚,垂直度≤0.2mm,疊壓系數(shù)≥96%;圓柱真圓度≤0.02mm;定子與轉(zhuǎn)子的軸線同心度誤差≤0.04mm。
7.伺服控制技術(shù)環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。振動抑制、參數(shù)自整定、共直流母線、功能安全、多軸一體等技術(shù)開發(fā),實現(xiàn)機器人用伺服系統(tǒng)的高性能、高可靠性、高集成性和安全性。
(2)具體目標(biāo)。實現(xiàn)自適應(yīng)的機械諧振抑制、參數(shù)自整定、參數(shù)辨識、轉(zhuǎn)矩脈動補償、摩擦補償?shù)戎悄芑δ埽徽駝右种祁l率從幾赫茲到幾千赫茲;實現(xiàn)慣量辨識誤差≤10%,辨識速度百毫秒級;實現(xiàn)高速弱磁控制等功能。
8.示范應(yīng)用環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。實現(xiàn)自主知識產(chǎn)權(quán)伺服電機在機器人上的批量應(yīng)用。
(2)具體目標(biāo)。連續(xù)三年自主知識產(chǎn)權(quán)伺服電機在機器人上的應(yīng)用量達(dá)到5000臺以上。
二、機床用伺服電機
1.高性能釹鐵硼永磁材料環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。掌握晶界擴散、晶界相改性等材料制備技術(shù),實現(xiàn)低溫度系數(shù)燒結(jié)釹鐵硼永磁材料的批量制備和加工,滿足伺服電機對高耐溫、大去磁電流的要求;掌握燒結(jié)釹鐵硼永磁成型磁鋼一致性保證技術(shù),滿足伺服電機對高性能永磁材料一致性的要求。
(2)具體目標(biāo)。燒結(jié)釹鐵硼永磁材料的內(nèi)稟矯頑力溫度系數(shù)優(yōu)于-0.42%/℃;同批次燒結(jié)釹鐵硼永磁成型磁鋼磁通一致性偏差≤3%,不同批次燒結(jié)釹鐵硼永磁成型磁鋼磁通一致性偏差≤5%。
2.高性能電工鋼材料環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。掌握硅鋼片冷軋和退火技術(shù),以及不同的涂層技術(shù),滿足伺服電機對厚度均勻、絕緣性能優(yōu)、力學(xué)性能優(yōu)良、低鐵損的要求。
(2)具體目標(biāo)。硅鋼片厚度為0.35mm,鐵損P15/50<2.10W/kg,厚度偏差≤3%;開發(fā)低溫環(huán)保型自粘接涂層。
3.高精度、高分辨率傳感器設(shè)計、制造技術(shù)環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。針對數(shù)控機床用伺服電機的需求,深入研究高精度編碼器原理,實現(xiàn)高速、高精度、高可靠性光學(xué)編碼器產(chǎn)業(yè)化開發(fā),真正擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。
(2)具體目標(biāo)。絕對值式編碼器,最高轉(zhuǎn)速≥8000rpm,單圈分辨率≥22bit,多圈計數(shù)值≥16bit,角度誤差≤±40角秒,工作環(huán)境溫度-40℃~120℃,并通過振動、EMC、耐久等環(huán)境適應(yīng)性試驗。開發(fā)的編碼器形成35、48等基座尺寸系列化產(chǎn)品,以滿足不同尺寸機座伺服電機安裝需求。而匹配90及以上機座伺服電機的編碼器,通過無背隙精密的微型十字滑塊聯(lián)軸器與電機轉(zhuǎn)軸連接。
4.伺服電機設(shè)計環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。采用先進的電磁設(shè)計、分析、仿真軟件和三維設(shè)計軟件進行伺服電機的系列化、模塊化設(shè)計,達(dá)到世界先進水平,滿足國內(nèi)中高端數(shù)控機床配套需求。
(2)具體目標(biāo)。完成中高端數(shù)控機床配套要求的系列化伺服電機產(chǎn)品設(shè)計,包括60、80(90)、110、130、175、190機座產(chǎn)品,額定功率范圍覆蓋200W~15000W,齒槽轉(zhuǎn)矩波動率≤1.5%,過載能力≥3倍,帶失電安全制動器(可選)。
5.鋁合金結(jié)構(gòu)件精密鑄造及金屬加工工藝環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。優(yōu)化伺服電機結(jié)構(gòu)件工藝設(shè)計,通過精密壓鑄工藝完成鋁合金端蓋等毛坯件制作、通過精密擠壓工藝完成鋁合金機殼等毛坯制作,再通過最少化精密機加工完成結(jié)構(gòu)件成品制造,保證結(jié)構(gòu)件精度高、一致性好。
(2)具體目標(biāo)。實現(xiàn)金屬結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工工裝、設(shè)備的自動化、信息化、互聯(lián)化、智能化,完成智能制造和在線檢測,完成與上下游工序和生產(chǎn)管理系統(tǒng)智能信息化連接。
6.沖壓及鐵芯制造工藝環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。在高速精密壓力機上,采用多工位自動級進模,自動化沖裁并完成鐵芯疊裝,沖制過程主要包括條料校平,再通過自動送料使條料進入模具,連續(xù)完成沖裁、成形、精整、切邊、鐵心自動疊裝,到鐵芯成品從模具中送出,實現(xiàn)精密鐵心沖裁疊壓全自動化,保證伺服電機產(chǎn)品關(guān)鍵磁路結(jié)構(gòu)件的高效率、高質(zhì)量、高一致性。
(2)具體目標(biāo)。實現(xiàn)高速精密壓力機及多工位自動級進模自動化、信息化、互聯(lián)化、智能化,完成與上下游工序和生產(chǎn)管理系統(tǒng)智能信息化連接,實現(xiàn)從電工鋼帶到鐵心的智能化制造。鐵心疊壓方向長度公差≤0.35mm,疊壓系數(shù)≥96%,圓柱真圓度≤0.02mm,定子與轉(zhuǎn)子的軸線同心度誤差≤0.05mm。
7.電樞制造工藝環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。優(yōu)化電樞制造工藝,突破自動繞線、嵌線關(guān)鍵技術(shù),組合各關(guān)鍵工位:槽絕緣嵌放、自動繞線、自動嵌線、端部整形(必要時)、端部綁扎、絕緣、檢測等,成電樞工序制造自動線,保證電樞組件的高效率、高質(zhì)量、高一致性。
(2)具體目標(biāo)。實現(xiàn)機器人、自動輸送帶、數(shù)控自動繞線機、自動嵌線機、智能壓力機、數(shù)控端部綁扎設(shè)備等信息化、互聯(lián)化、智能化,完成與上下游工序和生產(chǎn)管理系統(tǒng)智能信息化連接,實現(xiàn)電樞智能化制造,達(dá)到集中繞組鐵心的槽滿率≥90%、分布繞組鐵心槽滿率≥75%,三相繞組間直流電阻偏差(不平衡率)<1%。
8.電機精密裝配工藝環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。采用機器人、智能傳感器等建立智能精密裝配生產(chǎn)線,實現(xiàn)電機定子、轉(zhuǎn)子、軸承、傳感器、端蓋等等智能化自動裝配。
(2)具體目標(biāo)。實現(xiàn)伺服電機智能裝配,在線檢測,并與上下游工序?qū)崿F(xiàn)智能信息互通。
9.產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。根據(jù)國內(nèi)外先進生產(chǎn)指標(biāo)參數(shù)以及關(guān)鍵制造工藝智能化改造升級成果,參與制定團體標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)。
(2)具體目標(biāo)。完成伺服電機智能化生產(chǎn)示范線(20萬臺/年),并完成伺服電機智能化生產(chǎn)線推薦標(biāo)準(zhǔn),具備行業(yè)推廣條件。
10.試驗檢測技術(shù)、評估方法及設(shè)備環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。采用聯(lián)網(wǎng)的單項、多項或綜合試驗設(shè)備,滿足不同規(guī)格伺服電機的試驗檢測要求;采用智能測試裝置實時在線檢測伺服電機制造過程所需的生產(chǎn)檢測。
(2)具體目標(biāo)。根據(jù)不同生產(chǎn)階段、不同工序、不同零部件的檢測要求,完成包括關(guān)鍵尺寸、絕緣性能、電阻及其它參數(shù)實時在線檢測,完成數(shù)據(jù)的數(shù)字化采集、自動處理等工作。完成的電機成品測試數(shù)據(jù),能根據(jù)實際電機型號、編號生成電子檔案,自動存儲到產(chǎn)品總數(shù)據(jù)庫,便于隨時查詢。
11.示范應(yīng)用環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。實現(xiàn)自主知識產(chǎn)權(quán)伺服電機在機床上的批量應(yīng)用。
(2)具體目標(biāo)。連續(xù)三年自主知識產(chǎn)權(quán)伺服電機在機床上的應(yīng)用量達(dá)到10000臺以上。
三、注塑機用伺服電機
1.高性能稀土永磁材料環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。掌握永磁材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)及永磁體熱穩(wěn)定性的處理工藝,滿足注塑機行業(yè)對伺服電機耐高溫、大去磁電流的要求。
(2)具體目標(biāo)。進一步提高稀土永磁體的剩磁溫度系數(shù)和穩(wěn)定工作溫度,剩磁溫度系數(shù)達(dá)到-(0.075~0.0125)%/K,工作溫度≥180°C。
2.高性能電工鋼材料環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。掌握硅鋼片冷軋和退火技術(shù),以及不同的涂層技術(shù),滿足伺服電機對厚度、絕緣性能、均勻性的要求。開發(fā)適應(yīng)伺服電機應(yīng)用特點的高磁感、低鐵損無取向電工材料。
(2)具體目標(biāo)。開發(fā)厚度≤0.35mm(厚度偏差≤3%),鐵損P15/50<2.50W/kg的薄型高磁感、低鐵損無取向電工鋼片,適應(yīng)高效伺服電機的高性能要求。
3.編碼器環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。根據(jù)塑機行業(yè)實際使用環(huán)境要求,研究高精度編碼器原理,開展高精度、耐高溫、高可靠性編碼器及芯片研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化,實現(xiàn)自主知識產(chǎn)權(quán)。
(2)具體目標(biāo)。單圈分辨率≥17bit,多圈計數(shù)值≥12位,工作環(huán)境溫度-25℃~125℃,并通過振動、EMC、耐久試驗。
4.伺服電機設(shè)計環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。掌握低轉(zhuǎn)矩波動、高轉(zhuǎn)矩密度、高過載能力的大功率伺服電機設(shè)計技術(shù),提高注塑機用伺服電機整體性能及穩(wěn)定性。
(2)具體目標(biāo)。伺服電機的額定功率達(dá)到37kW;轉(zhuǎn)矩波動小于額定轉(zhuǎn)矩的1.1%;電機過載能力達(dá)到3倍。
5.加工技術(shù)環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。突破精密鐵心疊壓、焊接技術(shù),定子整體塑封等關(guān)鍵技術(shù);掌握較大線速度下永磁體的可靠安裝和固定方法,既要牢固,保證電機安全可靠的運行,又要簡單易行。
(2)具體目標(biāo)。鐵心疊壓方向長度公差≤1倍片厚,垂直度≤0.2mm,疊壓系數(shù)≥96%,實現(xiàn)定子整體塑封,提高定子部件的剛度;轉(zhuǎn)子永磁體固定牢靠,保證永磁體在較大線速度下長期穩(wěn)定運行。
6.伺服控制技術(shù)環(huán)節(jié)
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。掌握振動抑制、參數(shù)自整定、共直流母線、功能安全和快速響應(yīng)等技術(shù),實現(xiàn)注塑機用伺服系統(tǒng)的高性能、高可靠性和快速響應(yīng)能力。
(2)具體目標(biāo)。實現(xiàn)自適應(yīng)的機械諧振抑制、參數(shù)自整定、參數(shù)辨識、轉(zhuǎn)矩脈動補償?shù)戎悄芑δ埽徽駝右种祁l率從幾赫茲到幾千赫茲。
7.示范應(yīng)用
(1)環(huán)節(jié)描述及任務(wù)。實現(xiàn)自主知識產(chǎn)權(quán)伺服電機在注塑機上的批量應(yīng)用。
(2)具體目標(biāo)。連續(xù)三年自主知識產(chǎn)權(quán)伺服電機在注塑機上的應(yīng)用量達(dá)到600臺以上。
根據(jù)通知要求,申報產(chǎn)品、工藝符合《工業(yè)“四基”發(fā)展目錄》和《工業(yè)強基工程實施指南(2016-2020年)》等要求。承擔(dān)單位需有較強技術(shù)實力和良好的經(jīng)營業(yè)績,且近三年未發(fā)生重大安全環(huán)保等事故、無違法違規(guī)行為。
項目申報以各省、自治區(qū)、直轄市及計劃單列市、新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團工業(yè)和信息化主管部門或中央企業(yè)(集團)分別為一個申報主體。各申報主體每條鏈每個環(huán)節(jié)推薦單位不超過20個,并且,各申報主體于2018年10月12日前向工業(yè)和信息化部(規(guī)劃司)報送推薦文件。
另外,工信部將委托第三方機構(gòu)梳理形成若干條產(chǎn)業(yè)鏈,評審遴選后擇優(yōu)推薦。若存在斷鏈情況(即某個環(huán)節(jié)沒有合適的應(yīng)征單位),由第三方機構(gòu)視情況組織有條件的單位進行補鏈。結(jié)合第三方機構(gòu)的推薦結(jié)果,將擇優(yōu)確定“一條龍”應(yīng)用計劃承擔(dān)單位和示范項目,建立項目庫。工信部同時將向國家開發(fā)銀行、中信銀行、中國工商銀行、國家開發(fā)投資公司等金融機構(gòu)推薦“一條龍”應(yīng)用承擔(dān)單位和示范項目。相關(guān)金融機構(gòu)按照監(jiān)管要求和企業(yè)(項目)實際情況提供金融支持。
項目具體申報要求、評審流程、申報資格要求以及申報方式可見http://www.miit.gov.cn/n1146295/n1652858/n1652930/n3757016/c6380199/content.html。