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传统的永磁同步电机同步转速与电机的极对数成反比，因而高转速在很多应用领域是不能直接使用的，减速机就不可或缺。增加减速机不仅可以降低输出轴的旋转速度，而且可以将电机的输出转矩成比例地放大至减速机的输出轴。减速机带来的副面影响是:效率降低、噪音增加、结构复杂、润滑油泄漏、传动间隙、磨损、维护频繁等。不同的应用要求需要不同的减速机构。但工程师们追求设计出一种低速、大输出力矩的电机，使之直接驱动负载，让系统更简单一些、精密一些。 高性能直接驱动式交流力矩伺服系统的性能特点 调速范围是伺服系统的一个重要参数，它是指电机在100%额定负载变动范围内，从额定速度向下调节，最低的是不爬行转速，对于好的伺服系统，它在速度闭环条件下调速比一般在5000倍以上。由于力矩电机直接运行于低速状态，当速度向下调5000倍时，系统对低速的速度识别就存在问题，这是由于常用的编码器受没周脉冲数量的限制，在很低速时脉冲间隔过长带来的反馈滞后误差乃至振荡。 以额定转速200r/min的力矩伺服电机为例，想达到5000倍的调速比，就必须在0.04r/min时稳定运行。如果电机上的反馈编码器用通常的2500线，此时的脉冲频率仅为1.67Hz，在0.6 s钟才反馈一个脉冲的情况下，要想得到好的控制特性，显然是不可能的。为此，国内专攻大功率动力伺服系统的星辰伺服在国家科技型企业创新基金的支持下，成功开发出混合磁测速编码器，使星辰伺服的高性能直接驱动式交流力矩伺服系统实现了从200r/min向下调10000倍的调速指标。低速力矩伺服系统对极小速度给定信号的响应和对极低速度的检测，无疑是直接驱动系统实现高精度速度、位置控制的前提条件。 由于采用了直接驱动的方式，电机轴上输出的任何力矩脉动，都会直接反映到被控对象上。而在这种电机上产生力矩脉动的因素有很多，比如:磁阻效应、齿槽效应、高次谐波脉动等。这要求力矩伺服系统能有效地抑制这些脉动转矩。星辰伺服采用的方法有:交流电机三相电流平滑控制装置(专利申请中)、永磁同步电机的非线性动态校正方法(专利申请中)、交流伺服电机力矩扰动的补偿控制方法(专利申请中) 高性能直接驱动式交流力矩伺服系统的典型应用 平网印花机导带定位控制中，由于传输辊与伺服电机之间一般存在20～30倍的减速机构，不可避免地存在齿轮传动间隙，伺服电机快速的启停动作会引起减速机构磨损，从而进一步加大传动间隙。注塑机和精密挤出机挤出螺杆驱动 在注塑机行业，现有预塑和挤出动力配制通常为油马达和液压注射推进系统，在注塑机电动化的大趋势下，交流力矩式伺服系统已经被日本、韩国等广泛采用，使得新一代电动注塑机高速、环保、节能。在螺杆挤塑机行业，现有挤出动力配制通常为: ▲Z4系列直流电机+直流调速器+齿轮减速机 ▲三相异步电机+变频器+齿轮减速机 ▲ 高性能直接驱动式交流力矩伺服系统 三者的经济技术指标比较如附表 附表三者的经济技术指标比较 高性能直接驱动式交流力矩伺服系统的典型应用 ▲ 无齿传动电梯 高性能直接驱动式交流力矩伺服系统应用于电梯行业，构成了无齿传动电梯，掀起了电梯行业的“第三次浪潮”。无齿传动电梯具有高效节能、整体体积小、重量轻、结构简单、低速能出大转矩以及低噪声等优点，并且，电梯传动的无齿化使得电梯无条件解困、直接平层运行成为现实。 ▲其它领域如直驱式电动车轮毂、轮转式飞剪系统、航空、航天测试平台等。高性能直接驱动式交流力矩伺服系统应用特点高性能直接驱动式交流力矩伺服系统应用于自动化装备，有以下几个特点: ▲效率高，节能显著 典型的减速机构的传动效率大致为:圆柱齿轮减速机70%-90%不等，蜗轮蜗杆减速器20%-70%，采用高性能直接驱动式交流力矩伺服系统，连同驱动器、电机，额定点总效率可大85%以上，即使远离额定工作点，在很宽的功率范围内，总体效率也在80%左右。与普通交流永磁同步伺服系统+减速机的方案相比，经验评估的节能效果可达30%左右。 ▲噪音降低 在这种力矩伺服机构中，减速机构齿轮啮合带来的机械噪音不复存在，并且由于设备中没有了高速转动的部件，转动部件旋转动不平衡带来的振动、噪音大为降低，由于高速转动和振动导致的磨损、机件松动、变形、疲劳失效等故障大为降低。 ▲结构简单，维护要求低 减速机构润滑油脂的泄漏一直是困扰机械行业的难题，由于省去了减速机构，机构大为简化。润滑油泄漏问题不复存在，并且设备对安装、调试、维护的要求也大为降低。 ▲ 传动无间隙，提高控制精度 减速机构的传动齿隙不但带来传动控制误差的加大，而且使得整个系统的结构谐振频率降低，在进行快速、精密的速度、位置控制时，由于间隙的存在，控制系统的响应频带严重受限，不稳定区段的频率降低，使得运动控制易出现振荡乃至控制失败。采用力矩伺服后，整个轴系采用套轴方法联为一体，系统增益可以进一步提高，控制对象的动态、静态误差都得到有效控制。