虽然新的分布式伺服驱动系统承诺令人难以置信的性能，工程师应该考虑布线，形状因素和安全集成之前，标准化的平台上。
马特·普雷尔维茨
驱动技术应用专家
Beckhoff自动化
带有集成驱动器的伺服电机在上市时是一项开创性的技术，但它们的全部潜力却很少得到发挥。这些伺服电机应该减少占地面积和调试时间，同时提高安全性和性能。不幸的是，由于设计上的缺陷，很少有人实现了所有的承诺。
鉴于运动控制体系结构复杂且更换成本高昂，了解高质量伺服系统与其他伺服系统的区别非常重要。除了扭矩和速度规格之外，其他重要因素还包括驱动器的布线、外形和安全特性。这些因素会影响性能和可靠性，因此在对解决方案进行标准化时，权衡所有选项非常重要。
菊花链与分布式伺服驱动系统
当只需要一个电机时，采用集成驱动技术的伺服电机大大简化了安装。工程师可以轻松地将设备连接到电源和工业以太网通信，如EtherCAT。然而，大多数工厂设置需要更复杂的拓扑结构，伺服电机分布在不同的机器和线路上。在这些情况下，工程师必须在级联系统和分布式系统之间做出决定。
级联系统菊花链伺服电机在一起。第一个单元直接连接到电源和控制面板中的I/O端子，然后与后续单元共享。然而，这是一个主要的缺点，因为这种方法引入了许多潜在的故障点。如果一个电机、电力电缆或以太网电缆出现一个错误，整个运动控制体系结构可能会陷入停顿。
另一方面，现代分布式伺服驱动系统使用一个分配模块来管理多个伺服电机，这些伺服电机的保护等级可以达到IP65或类似的值。安装在机器上的配电模块通过单个耦合模块连接控制柜和分布式伺服驱动器之间的电源和通信，该模块支持级联结构，同时限制故障点。这种方法可以确保如果一根电缆损坏，它通常不会像在其他平台上那样停止整个系统的操作。
进一步简化了布线问题，单电缆技术(OCT)连接可以为高性能伺服驱动器提供电源和工业以太网通信。这种单电缆解决方案减少了调试时间和机器占地面积，这在任何制造环境中都是非常重要的。OCT与分布式伺服驱动系统相结合可以提供最干净、最高效的运动控制解决方案。
顶部或侧面安装集成驱动vs.后安装
形式因素是关键的伺服电机集成驱动，因为将两个设备结合成一个功能单元比它听起来要困难。分布式伺服驱动系统应减少新机器的占地面积要求，并保持与以前型号相同的安装板和矩形形状，以支持对遗留设备的成功改造，并将对机械设计的任何影响降至最低。
一些制造商一直在努力成功地将驱动器嵌入伺服电机的最佳位置。当前的许多型号通常将驱动器堆叠在电机的顶部或侧面，这会显著改变形状因素，导致更多的机械变化和更大的占地面积。驱动器最符合逻辑地安装在电机的后部，但大多数试图将其集成到该位置的制造商无法解决电机和驱动器技术融合所产生的散热问题。
分布式伺服驱动系统使用IP 65额定分配模块可以支持即使是最苛刻的拓扑结构。
通过对设计挑战的不同处理，一些已经成功地集成了伺服电机后部的驱动，同时与仅伺服电机模型相比，略微延长了外形尺寸。许多公司在电机后部安装了驱动器，但没有散热问题，但要达到标准伺服电机的典型高性能存在困难。
保持产量和形状因数的一个关键因素是新的散热方法。以前，这些单位将试图迫使所有热量通过电机的背面，因此，通过集成驱动器。然而，Beckhoff Automation设计了一种创新的散热方法，它可以通过电机外壳的侧面沿着整个轴的长度有效地释放热量，而不是完全通过后部的驱动装置。仔细重新设计这些装置中的电机绕组使之成为可能。因此，用户可以选择分布式伺服驱动系统，保留一个小的占地面积，而不会过热，是新的安装和改造的最佳选择。
IGBT与MOSFET之比较
另一种改善分布式伺服系统散热和形状因数的方法是选择半导体作为驱动电子器件。虽然大多数集成电机和驱动模型使用IGBT，但最成功、最紧凑的伺服驱动系统更多地采用MOSFET，后者产生的热量较少。IGBT已上市多年，并已证明在该领域取得了成功。然而，最近对MOSFET设计的更新使得它们成为运动控制系统的更好的开关选择，有几个关键原因。
两者之间存在许多不同和相似之处，尽管igbt在某些架构中可能更可取，但在这些类型的伺服驱动系统中它们不太可取。作为一种双极器件，igbt能够处理高电压和高电流。作为一种场效应晶体管，MOSFET支持更高的电流和更少的开关损耗，即使当几百毫安被切换到两位数的安培或小电压被切换到几千伏。
将驱动集成在伺服电机的后部，并使用单电缆技术(OCT)，是减少新设计或翻新的占地面积的两个关键因素。
一般来说，igbt还需要大量的支持组件，包括风扇、散热器和额外的布线。这意味着，通过更高的电压和电流所获得的好处是在占地面积和价格方面的牺牲。mosfet在较低的温度和较少的元件下提供高性能的操作，这使得它们成为这些分布式运动控制架构的首选半导体类型。
分离安全性与集成安全性
在任何制造环境中，安全始终是首要考虑的问题。大多数伺服电机与集成驱动器使用一个单独的，独立的安全系统。这是更昂贵和效率较低，因为它需要专用的布线，往往是一个单独的软件平台和网络。但是，带有集成驱动器的新型伺服电机可以在每个单元中默认提供集成的STO和SS1安全功能。它们还应与同一EtherCAT工业以太网上的安全I/O终端连接。
当单独考虑时，这些功能和设计上的差异可能看起来很小，但放在一起，它们可能意味着集成驱动的伺服电机可以改善或严重降低运动控制架构，这取决于你选择的路径。始终要考虑每个解决方案的独特形式因素、安装考虑、布线和安全要求，为应用选择最佳的分布式伺服驱动系统。
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申请依据：运动控制技巧
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