Vues : 0 Auteur : Jkongmotor Heure de publication : 2025-12-24 Origine : Site
Un servomoteur intégré , également connu sous le nom de servomoteur tout-en-un, combo moteur-entraînement ou servopack, est un dispositif de contrôle de mouvement compact qui combine les trois composants principaux d'un système servo dans un boîtier unique et unifié :
Le servomoteur (l'actionneur qui produit le mouvement).
Le Servo Drive (l'amplificateur qui alimente et contrôle le moteur).
Le contrôleur de mouvement (le « cerveau » qui dicte la position, la vitesse et le couple).
Dans les configurations traditionnelles, il s’agit de trois unités distinctes reliées par des câbles. La conception intégrée fusionne l'électronique du variateur et du contrôleur directement sur ou dans le boîtier du moteur.
En tant que fabricant professionnel de moteurs à courant continu sans balais depuis 13 ans en Chine, Jkongmotor propose divers moteurs bldc avec des exigences personnalisées, notamment 33 42 57 60 80 86 110 130 mm. De plus, les boîtes de vitesses, les freins, les encodeurs, les pilotes de moteur sans balais et les pilotes intégrés sont facultatifs.
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| Fils | Couvertures | Ventilateurs | Arbres | Pilotes intégrés | |
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| Freins | Boîtes de vitesses | Hors rotors | Sans noyau DC | Pilotes |
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| Poulies | Engrenages | Goupilles d'arbre | Arbres à vis | Arbres percés en croix | |
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| Appartements | Clés | Hors rotors | Arbres de taillage | Pilotes |
Le principe de fonctionnement reste le même qu'un système d'asservissement standard : contrôle en boucle fermée.
Une commande de haut niveau (par exemple, « passer à la position 1000 ») est envoyée à l'unité intégrée via un réseau de communication (EtherCAT, CANopen, Modbus TCP/IP, etc.) ou de simples signaux d'impulsion/direction.
Le contrôleur embarqué traite cette commande et génère la trajectoire. Le circuit de commande intégré amplifie les signaux de commande basse tension en courant haute puissance nécessaire pour entraîner les enroulements du moteur.
Un encodeur haute résolution (intégré à l'arbre arrière du moteur) signale en permanence la position, la vitesse et le couple réels du moteur au contrôleur intégré.
Le contrôleur compare instantanément le retour réel avec la cible commandée. S'il y a une erreur (par exemple, le moteur est en retard à cause d'une charge), il ajuste la puissance de sortie du moteur pour la corriger en temps réel. Cette boucle s'exécute des milliers de fois par seconde.
La principale différence est que les étapes 2 et 3 se déroulent à l’intérieur du boîtier du moteur, éliminant ainsi la plupart des câbles externes entre les composants.
Les servomoteurs intégrés peuvent être classés selon plusieurs facteurs techniques et architecturaux. Voici une liste complète des types disponibles sur le marché :
Description : L'électronique du variateur et du contrôleur est physiquement intégrée dans le boîtier du moteur lui-même, généralement à l'arrière ou sur le côté.
Caractéristiques:
Facteur de forme le plus compact
Utilise le boîtier du moteur comme dissipateur thermique
Logement unique unifié
Exemples : série Leadshine ACS, série ESTUN EDC
Description : Le module variateur est fixé sur le côté du moteur en tant que module séparé mais physiquement connecté.
Caractéristiques:
Légèrement plus grand que monolithique mais plus facile à refroidir
Permet souvent une certaine modularité (le même moteur peut être utilisé avec différents modules d'entraînement)
Meilleure séparation thermique entre le moteur et l'électronique
Exemples : certaines variantes Delta ASD-B3, série Yaskawa Σ-7F
Description : L'électronique du variateur est logée dans un boîtier arrière agrandi qui étend la longueur du moteur.
Caractéristiques:
Ressemble à un moteur avec une partie arrière allongée
Meilleur espace pour les composants d'alimentation et le refroidissement
Commun dans les servos intégrés de puissance supérieure
Exemples : Beckhoff AM8000 avec module d'entraînement intégré
Le plus courant dans l’automatisation d’usine
Prend en charge les horloges distribuées pour une synchronisation précise
Permet la connexion en série (topologie en ligne)
Courant dans les équipements mobiles, les véhicules et la robotique
Excellente immunité au bruit
Câblage à moindre coût
Servomoteurs intégrés PROFINET :
Populaire dans les environnements dominés par Siemens
Idéal pour les réseaux d'usines à signaux mixtes
Servomoteurs intégrés Ethernet/IP :
Commun sur les marchés nord-américains
Utilise le profil de mouvement CIP
Servomoteurs intégrés MECHATROLINK-III :
Populaire dans les machines-outils japonaises
Performances déterministes à grande vitesse
Type d'entrée d'impulsion/direction :
Accepte les signaux de pas/direction traditionnels
Compatible avec les contrôleurs de mouvement de base
Plus simple mais moins riche en fonctionnalités
Contrôle couple/vitesse analogique ± 10 V :
Pour les applications de base de contrôle de vitesse ou de couple
Compatibilité héritée
Type bus de terrain uniquement :
Contrôle réseau pur (pas d'interfaces héritées)
Le plus moderne et le plus complet
Type le plus courant (90 %+ du marché)
Densité de couple élevée
Excellente réponse dynamique
Commutation sinusoïdale (FOC - Field Oriented Control)
Sous-types :
PMSM à montage en surface : standard, économique
PMSM intérieur (IPMSM) : efficacité supérieure, meilleure capacité d'affaiblissement de champ
Moins courant mais utilisé dans des applications sensibles aux coûts
Commutation trapézoïdale
Algorithme de contrôle plus simple
Performances légèrement inférieures à basse vitesse
Souvent trouvé dans les servos intégrés de faible puissance
Type spécialisé où le variateur est intégré au chariot du moteur linéaire
Élimine la transmission mécanique
Performance ultime en entraînement direct
Très haute précision et accélération
Exemples : ETEL, Hiwin et certains fabricants chinois proposent les
Caractéristiques : déplacements point à point, prise d'origine, interrupteurs de fin de course
Applications : Indexation simple, positionnement de convoyeur
Exemple : de nombreuses marques chinoises axées sur les coûts
Caractéristiques : engrenage, came, suivi de position, engrenage électronique
Applications : Machines d'emballage, impression, découpeuses volantes
Exemple : Beckhoff, B&R, modèles INOVANCE haut de gamme
Caractéristiques : STO (Safe Torque Off), SLS (Safely Limited Speed), SS1/SS2 (Safe Stop)
Applications : Robots collaboratifs, machines nécessitant une certification de sécurité
Exemple : Siemens SINAMICS V90 avec Safety Integrated, certains modèles ESTUN
Description : Un seul boîtier contient plusieurs canaux d'entraînement contrôlant plusieurs moteurs.
Applications : systèmes à portique, convoyeurs à double entraînement
Exemple : les variateurs multi-axes d'Elmo, certaines solutions chinoises spécialisées
Puissance : 50W - 400W
Diamètre : cadre 40 mm - 60 mm
Applications : petite robotique, automatisation de laboratoire, petits actionneurs
Caractéristiques : Ultra-compact, souvent entrée 24-48VDC
Puissance : 400W - 3kW
Diamètre : cadre 60 mm - 130 mm
Applications : automatisation générale des usines, plupart des robots
Caractéristiques : Gamme la plus courante, entrée 200-480VAC
Puissance : 3 kW - 7,5 kW+
Diamètre : 130 mm + cadre
Applications : grandes machines, presses, équipements de test
Caractéristiques : utilise souvent un refroidissement à air forcé, moins courant sous une forme véritablement intégrée
Tension : 12 V, 24 V, 48 V, 72 V CC.
Applications : robotique mobile, AGV, équipements alimentés par batterie
Caractéristiques : Compatible avec la batterie, inclut souvent une gestion du freinage par récupération
Description : S'appuie sur des ailettes du boîtier et un flux d'air naturel
Avantages : Fonctionnement silencieux, aucune pièce mobile (sauf moteur)
Limites : couple nominal continu inférieur
Applications : Salles blanches, environnements médicaux, audio-sensibles
Description : Ventilateur intégré pour un refroidissement actif
Avantages : Densité de puissance plus élevée, meilleures performances thermiques
Inconvénients : Bruit du ventilateur, potentiel d’accumulation de poussière
Applications : La plupart des environnements industriels
Description : Passages de liquide de refroidissement dans le boîtier
Avantages : Dissipation thermique maximale
Inconvénients : Complexe, nécessite un système de refroidissement
Applications : cycles de service extrêmes, applications à haute densité de puissance
Caractéristiques : Haute fiabilité, excellente documentation, logiciel complet
Exemples : Yaskawa, Panasonic, Mitsubishi (bien que leurs offres intégrées soient limitées)
Niveau de prix : Premium
Caractéristiques : fonctionnalités avancées, contrôle de mouvement supérieur, intégration logicielle
Exemples : Beckhoff, B&R (ACOPOSmotor)
Niveau de prix : Premium
Caractéristiques : excellent rapport coût-performance, adoption rapide des fonctionnalités, fiabilité suffisante
Exemples : INOVANCE, ESTUN, Leadshine
Niveau de prix : compétitif
Caractéristiques : Entre japonais et chinois en rapport prix/performance
Exemples : Delta, Hiwin (pour les types intégrés linéaires)
Niveau de prix : milieu de gamme
Caractéristiques : rapport couple/poids élevé, faible jeu, options d'arbre creux
Communications : souvent EtherCAT avec connexion en série
Exemple : De nombreuses articulations de cobots utilisent des servos intégrés spécialisés
Caractéristiques : indice de protection IP67/IP69K, surfaces en acier inoxydable ou revêtues, résistant à la corrosion
Applications : Lignes de conditionnement, transformation alimentaire
Exemple : variantes spéciales de la plupart des fabricants
Caractéristiques : encodeurs haute résolution (23 bits et plus), algorithmes de suppression des vibrations
Applications : Semi-conducteur, optique, métrologie
Exemple : Certains modèles haut de gamme Googol, ESTUN
Caractéristiques : optimisé pour un fonctionnement à haut régime (plus de 10 000 tr/min), refroidissement liquide
Applications : usinage CNC, fraisage à grande vitesse
Exemple : modèles spécialisés de fabricants de broches chinois
| besoin de l'application | de type recommandés à vérifier | Paramètres clés |
|---|---|---|
| Conception de machine compacte | Monolithique, type Micro | Dimensions, capacité de refroidissement naturel |
| Performances dynamiques élevées | PMSM, type EtherCAT | Bande passante, résolution de l'encodeur |
| Projet sensible aux coûts | Grand public chinois, type BLDC | Coût total du système, pas seulement le prix unitaire |
| Équipement mobile/portable | Entrée CC, type sans ventilateur | Plage de tension, efficacité à charge partielle |
| Coordination multi-axes | Type de bus réseau | Méthode de synchronisation, prise en charge de la topologie du réseau |
| Environnements difficiles | Type à lavage, refroidissement forcé | Indice IP, protection contre la corrosion |
| Positionnement simple | Type d'impulsion de base | Compatibilité d'entrée, fonctionnalités de référencement |
Le marché des servos intégrés continue d'évoluer, avec une convergence vers basées sur un réseau (en particulier EtherCAT) , des conceptions monolithiques devenant plus puissantes et une optimisation spécifique à une application devenant plus courante. Le choix dépend de l’équilibre entre les contraintes mécaniques, les exigences de performances, les besoins de communication et le budget.
Les servomoteurs intégrés (souvent appelés servovariateurs « tout-en-un » ou combinaisons moteur-entraînement) constituent un segment de croissance clé dans l'automatisation. La Chine est devenue une plaque tournante mondiale pour leur fabrication, offrant une gamme d'options allant des options rentables aux plus performantes. Voici 15 principaux fabricants.
Profil de l'entreprise : un fournisseur leader de solutions d'automatisation en Chine, coté à la Bourse de Shanghai. INOVANCE s'est rapidement développé pour concurrencer directement les marques internationales dans le domaine des servomoteurs, des automates programmables et des variateurs de fréquence.
Principaux produits : systèmes d'asservissement intégrés série IS, série MS et série MH. Ils offrent une large plage de puissance avec des fonctions de contrôle de mouvement intégrées.
Avantages : R&D solide, écosystème complet (du servo au PLC en passant par l'IHM), excellent rapport coût-performance et vaste réseau de vente et de service en Chine et à l'étranger.
Profil de l'entreprise : une société cotée en bourse et l'une des plus grandes de Chine Fabricants de servomoteurs intégrés de systèmes CNC, de robots industriels et de servomoteurs. ESTUN est connu pour sa profondeur technologique.
Principaux produits : servomoteur et moteur tout-en-un de la série EDC. Ils sont compacts et conçus pour des applications telles que les robots mobiles, les AGV et les machines modulaires.
Avantages : intégration profonde avec leurs produits robotiques et CNC, performances robustes, solide dans les secteurs de la fabrication et de la robotique haut de gamme.
Profil de l’entreprise : pionnière et majeure mondiale fabricant de servomoteurs intégrés dans les systèmes de moteurs pas à pas et de servomoteurs. Leadshine est réputé pour son innovation et sa qualité en matière de contrôle de mouvement.
Principaux produits : systèmes d'asservissement intégrés de la série ACS (par exemple, ACS606, ACS806). Connus pour leur taille compacte et leur simplicité.
Avantages : haute fiabilité, configuration conviviale, solide réseau de distribution mondial et excellent rapport qualité-prix. Un choix privilégié pour de nombreux constructeurs OEM dans le monde entier.
Profil de l'entreprise : une société établie de longue date et à grande échelle fabricant de servomoteurs intégrés de moteurs et d'entraînements électriques, avec une gamme de produits complète.
Principaux produits : Système de servomoteur intégré série STM. Se concentre sur la fourniture de produits stables et fiables pour l’automatisation industrielle générale.
Avantages : base de fabrication solide, intégration verticale (produit des composants clés), prix compétitifs et expérience étendue des applications industrielles.
Profil de l'entreprise : spécialisée dans les moteurs, les servomoteurs et les systèmes de contrôle de mouvement. Jkongmotor est un leader fabricant de servomoteurs intégrés et connu pour son accent sur la technologie et son approche axée sur les solutions.
Principaux produits : servo tout-en-un de la série IDC ISC. Conçu pour les applications limitées en espace nécessitant des performances élevées.
Avantages : conception compacte et légère, réponse dynamique élevée, bons algorithmes de suppression des vibrations et support technique solide.
Profil de l'entreprise : À l'origine une marque distincte, maintenant sous l'égide d'INOVANCE, mais elle opère souvent et est reconnue de manière indépendante sur le marché de produits d'asservissement spécifiques.
Principaux produits : Servomoteurs et variateurs intégrés sous la marque SIGRINER.
Avantages : Bénéficie des ressources d'INOVANCE tout en conservant l'agilité, reconnue pour ses bonnes performances dans les applications milieu de gamme.
Profil de l'entreprise : La filiale chinoise du géant taïwanais Delta Group. Bien que la marque soit taïwanaise, sa présence massive en matière de fabrication et de R&D en Chine continentale en fait un acteur local dominant.
Principaux produits : servomoteur et moteur tout-en-un série ASD-B3. Une partie de leur famille de servos ASDA.
Avantages : qualité et fiabilité de classe mondiale, efficacité énergétique élevée, intégration transparente avec d'autres produits Delta (tels que les IHM et les automates) et superbe documentation technique.
Profil de l'entreprise : Opération chinoise du groupe sud-coréen LS, avec une fabrication locale importante. C'est un fournisseur majeur de composants d'automatisation.
Principaux produits : servo monobloc série L7C. Se concentre sur une installation et une maintenance faciles.
Avantages : Marque mondiale avec production et support localisés, conception durable et bonnes performances dans les environnements difficiles.
Profil de l'entreprise : La filiale chinoise de l'allemand Beckhoff, leader fabricant de servomoteurs intégrés dans le contrôle sur PC. Ils fabriquent et assemblent localement.
Principaux produits : moteurs de la série AM8000 avec technologie d'entraînement EtherCAT intégrée (par exemple, fonctionnalité d'entraînement AX5000 intégrée dans la boîte à bornes du moteur).
Avantages : Une technologie de pointe, une intégration approfondie avec les logiciels EtherCAT et TwinCAT, réduit considérablement le câblage, représente une approche haut de gamme intégrée au système.
Profil de l'entreprise : une entreprise de haute technologie Fabricant de servomoteurs intégrés spécialisé dans l'enseignement/recherche en matière de contrôle de mouvement et de robotique, avec des produits solides pour les applications industrielles.
Principaux produits : servomoteur réseau tout-en-un série GTHD.
Avantages : Forte concentration sur les algorithmes avancés de contrôle de mouvement, populaires dans la R&D, l’éducation et les applications de haute précision telles que les équipements semi-conducteurs.
Profil de l'entreprise : une entreprise en pleine croissance fabricant de servomoteurs intégrés axé sur les servosystèmes et les contrôleurs de mouvement moyen et haut de gamme.
Principaux produits : systèmes d'asservissement intégrés de la série DMC.
Avantages : bonnes capacités de personnalisation, réponse aux besoins spécifiques des clients et acquisition d'une réputation de stabilité.
Profil de l'entreprise : une entreprise spécialisée fabricant de servomoteurs intégrés de systèmes pas à pas et d'asservissement, avec une forte concentration sur les marchés d'exportation.
Principaux produits : servomoteurs et entraînements intégrés, moteurs pas à pas et moteurs à courant continu sans balais avec également des offres de servomoteurs.
Avantages : Très rentable, adapté aux applications sensibles au prix et a une longue histoire sur le marché du contrôle de mouvement.
Profil de l'entreprise : La branche de Chine continentale du groupe taïwanais TECO, un fabricant bien établi d'équipements électriques et d'automatisation.
Principaux produits : système servo tout-en-un de la série SFT.
Avantages : Fiabilité d'un grand groupe industriel, bon service après-vente et gamme de produits complète au-delà des servos.
Profil de l'entreprise : Une technologie Fabricant de servomoteurs intégrés spécialisé dans les moteurs à courant continu sans balais, les pilotes et les solutions intégrées.
Principaux produits : servomoteurs intégrés compacts, en particulier pour les applications à faible consommation (par exemple, dispositifs médicaux, petite automatisation).
Avantages : Expertise en matière de conception compacte, livraison rapide pour les modèles standard et forte automatisation de niche à petite échelle.
Profil de l'entreprise : un leader fabricant de servomoteurs intégré au sein de l'écosystème/chaîne d'approvisionnement INOVANCE plus large, parfois référencé séparément pour la fabrication de moteurs spécifiques.
Principaux produits : servomoteurs et solutions intégrées.
Avantages : Bénéficie de l’échelle et du flux technologique du groupe INOVANCE, contribuant à la solidité globale de la chaîne d’approvisionnement.
L'avantage le plus important. En éliminant l'armoire de variateur séparée et les composants associés, ils économisent énormément d'espace sur le panneau, permettant ainsi des conceptions de machines plus petites et plus propres.
Réduit le besoin de :
Câblage haute puissance du variateur au moteur.
Câbles de retour (câbles codeur).
Blindage et conduit complexes.
Cela réduit les coûts de matériaux, le temps d'installation et les points de défaillance potentiels (connecteurs).
Architecture prête à l'emploi. Vous avez principalement besoin d'une alimentation électrique et d'un câble de communication (souvent un câble réseau connecté en série). Cela simplifie la mise en service et le remplacement.
Avec des chemins d'alimentation internes plus courts et l'absence de câbles d'encodeur longs et sensibles, le système est moins sensible aux interférences électromagnétiques (EMI) et au bruit électrique, ce qui conduit à un fonctionnement plus stable.
Permet une conception de machine modulaire. Chaque axe est un nœud intelligent sur un réseau, ce qui rend le système plus évolutif et plus tolérant aux pannes. Si un axe tombe en panne, cela ne paralyse pas nécessairement l'ensemble de l'armoire de commande.
La concentration des composants électroniques et de puissance en un seul endroit génère de la chaleur. Les servos intégrés dépendent fortement du boîtier du moteur pour la dissipation thermique, ce qui peut limiter leur couple de sortie continu ou nécessiter un dimensionnement minutieux pour les applications à cycle de service élevé.
Malgré sa croissance, la plage de puissance supérieure pratique des servos intégrés est généralement inférieure à celle des systèmes d'entraînement séparés de haute puissance. Ils excellent dans les applications de faible à moyenne puissance (environ de quelques watts à ~3-5 kW).
Il s’agit d’une solution plus autonome. L'ajout de dispositifs de rétroaction externes (comme une échelle linéaire pour une boucle fermée complète) ou d'un filtrage personnalisé peut être plus difficile, voire impossible.
Si une pièce tombe en panne (par exemple, la section du lecteur), l'unité entière doit souvent être remplacée, alors que dans un système traditionnel, vous pouvez échanger uniquement le lecteur.
Les servos intégrés sont idéaux pour les applications où l'espace, la complexité du câblage et la modularité sont critiques :
Robots mobiles et AGV : les conceptions compactes alimentées par batterie bénéficient énormément des économies d'espace et de câblage.
Robots collaboratifs (Cobots) : Indispensables pour leur conception commune légère et compacte.
Systèmes à portique et cartésiens : simplifie le câblage multi-axes ; chaque axe peut être un nœud connecté en série.
Systèmes de convoyeur : les sections de convoyeur modulaires peuvent avoir leur propre servo intégré, alimenté et contrôlé par un seul câble.
Fabrication de semi-conducteurs et d'électronique : là où l'encombrement de la machine est limité et où la gestion des câbles est essentielle.
Machines d'emballage, d'impression et textiles : pour le contrôle d'axes individuels dans des machines à forte densité.
Automatisation médicale et de laboratoire : lorsque des conceptions propres et compactes sont requises.
Les servos intégrés modernes utilisent presque universellement des réseaux de bus de terrain, ce qui rend le câblage encore plus simple :
EtherCAT : la norme dominante pour le contrôle déterministe à grande vitesse.
CANopen : Un standard robuste et largement adopté, notamment dans les équipements mobiles.
Modbus TCP/IP : Commun pour une intégration plus simple dans les systèmes API.
PROFINET, Ethernet/IP : Populaires dans les usines standardisées sur ces protocoles Ethernet industriels.
Le servomoteur intégré représente une tendance majeure en matière de contrôle de mouvement vers la miniaturisation, la simplification et l'intelligence distribuée . Il échange la puissance brute et la capacité de dissipation thermique de grands disques séparés contre une architecture rationalisée et centrée sur le réseau, parfaite pour l'ère des machines intelligentes, modulaires et compactes. Lors de la sélection d’un système, il est crucial de prendre soigneusement en compte les performances thermiques, les besoins en énergie et l’écosystème réseau disponible.
Remarque importante : le marché chinois de l'automatisation est dynamique. INOVANCE et ses entités liées occupent une position dominante avec de multiples marques et un vaste écosystème. ESTUN et Leadshine sont également des géants dotés d’atouts distincts. Lors de la sélection d'un fournisseur, il est crucial d'évaluer en fonction des exigences techniques spécifiques, des besoins en énergie, du protocole de communication (EtherCAT, CANopen, etc.) et de la disponibilité de l'assistance locale.
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