1FL4021-0AF21-0AB0西門(mén)子V80伺服
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SIEMENS伺服電動(dòng)機(jī)定子的構(gòu)造基本上與電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)相似.其定子
上裝有兩個(gè)位置互差90°的繞組，一個(gè)是勵(lì)磁繞組Rf，它始終接在交流電壓Uf上
；另一個(gè)是控制繞組L，聯(lián)接控制信號(hào)電壓Uc。所以交流伺服電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)兩個(gè)伺服
電動(dòng)機(jī)。 交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子通常做成鼠籠式，但為了使伺服電動(dòng)機(jī)具有
較寬的調(diào)速范圍、線(xiàn)性的機(jī)械特性，無(wú)“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象和快速響應(yīng)的性能，它與普
通電動(dòng)機(jī)相比，應(yīng)具有轉(zhuǎn)子電阻大和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小這兩個(gè)特點(diǎn)。目前應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)
子結(jié)構(gòu)有兩種形式：一種是采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻率導(dǎo)條的鼠籠
轉(zhuǎn)子，為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，轉(zhuǎn)子做得細(xì)長(zhǎng)；另一種是采用鋁合金制成的空
心杯形轉(zhuǎn)子，杯壁很薄，僅0.2-0.3mm，為了減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉(zhuǎn)子
內(nèi)放置固定的內(nèi)定子.空心杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小，反應(yīng)迅速，而且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，
因此被廣泛采用。 交流伺服電動(dòng)機(jī)在沒(méi)有控制電壓時(shí)，定子內(nèi)只有勵(lì)磁繞組
產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)。當(dāng)有控制電壓時(shí)，定子內(nèi)便產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)
，轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)，在負(fù)載恒定的情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨控制電壓
的大小而變化，當(dāng)控制電壓的相位相反時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)將反轉(zhuǎn)。 SIEMENS伺
服電動(dòng)機(jī)的工作原理與分相式單相異步電動(dòng)機(jī)雖然相似，但前者的轉(zhuǎn)子電阻比后
者大得多，所以伺服電動(dòng)機(jī)與單機(jī)異步電動(dòng)機(jī)相比，有三個(gè)顯著特點(diǎn)： 1、
起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大 由于轉(zhuǎn)子電阻大，其轉(zhuǎn)矩特性曲線(xiàn)如圖3中曲線(xiàn)1所示，與普通異
步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線(xiàn)2相比，有明顯的區(qū)別。它可使臨界轉(zhuǎn)差率S0>1，這樣不
僅使轉(zhuǎn)矩特性（機(jī)械特性）更接近于線(xiàn)性，而且具有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因此，當(dāng)
定子一有控制電壓，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng)，即具有起動(dòng)快、靈敏度高的特點(diǎn)。 2、
運(yùn)行范圍較廣 3、無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象 正常運(yùn)轉(zhuǎn)的伺服電動(dòng)機(jī)，只要失去控制電
壓，電機(jī)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)伺服電動(dòng)機(jī)失去控制電壓后，它處于單相運(yùn)行狀態(tài)，
由于轉(zhuǎn)子電阻大，定子中兩個(gè)相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子作用所產(chǎn)生的兩個(gè)
轉(zhuǎn)矩特性（T1－S1、T2－S2曲線(xiàn)）以及合成轉(zhuǎn)矩特性（T－S曲線(xiàn)） 交流伺服
電動(dòng)機(jī)的輸出功率一般是0.1-100W。當(dāng)電源頻率為50Hz，電壓有36V、110V、220
、380V；當(dāng)電源頻率為400Hz，電壓有20V、26V、36V、115V等多種。 交流伺
服電動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、噪音小。但控制特性是非線(xiàn)性，并且由于轉(zhuǎn)子電阻大，損耗
大，效率低，因此與同容量直流伺服電動(dòng)機(jī)相比，體積大、重量重，所以只適用
于0.5-100W的小功率控制系統(tǒng)。
SIEMENS伺服電機(jī)的性能比較
SIEMENS伺服電機(jī)電機(jī)作為一種閉環(huán)控制的系統(tǒng)，和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的
聯(lián)系。在目前國(guó)內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式
交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來(lái)越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了
適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢(shì)，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺
服電機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號(hào)），但
在使用性能和應(yīng)用場(chǎng)合上存在著較大的差異。現(xiàn)就二者的使用性能作一比較。
一、控制精度不同 兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為 1.8°、0.9°，五
相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進(jìn)電機(jī)通
過(guò)細(xì)分后步距角更小。如三洋公司（SANYO DENKI）生產(chǎn)的二相混合式步進(jìn)電機(jī)其
步距角可通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°
、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機(jī)的步距角。 交流伺
服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以三洋全數(shù)字式交流伺服電
機(jī)為例，對(duì)于帶標(biāo)準(zhǔn)2000線(xiàn)編碼器的電機(jī)而言，由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用了四倍頻技
術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/8000=0.045°。對(duì)于帶17位編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動(dòng)器
每接收131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=0.0027466°，
是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655。 二、低頻特性不同
步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)
，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所
決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，
一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動(dòng)器上
采用細(xì)分技術(shù)等。 交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振
動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)
部具有頻率解析機(jī)能（FFT），可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。 三
、矩頻特性不同 步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)
急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出
，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以?xún)?nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額
定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。 四、過(guò)載能力不同 步進(jìn)電機(jī)一般不具有過(guò)
載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過(guò)載能力。以山洋交流伺服系統(tǒng)為例，它具有
速度過(guò)載和轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的二到三倍，可用于克服慣性
負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆](méi)有這種過(guò)載能力，在選型時(shí)為了克
服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不需
要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。 五、運(yùn)行性能不同 步
進(jìn)電機(jī)的控制為開(kāi)環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過(guò)高或負(fù)載過(guò)大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，
停止時(shí)轉(zhuǎn)速過(guò)高易出現(xiàn)過(guò)沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速
問(wèn)題。交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行
采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過(guò)沖的現(xiàn)象，
控制性能更為可靠。 六、速度響應(yīng)性能不同 步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工
作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200～400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較
好，以山洋400W交流伺服電機(jī)為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒
，可用于要求快速啟停的控制場(chǎng)合。 綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方
面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。但在一些要求不高的場(chǎng)合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來(lái)做執(zhí)行電動(dòng)機(jī)
。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，
選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)。
編輯本段SIEMENS伺服電機(jī)安裝使用注意事項(xiàng)
伺服電機(jī)油和水的保護(hù) A：伺服電機(jī)可以用在會(huì)受水或油滴侵襲的場(chǎng)所，但
是它不是全防水或防油的。因此， 伺服電機(jī)不應(yīng)當(dāng)放置或使用在水中或油侵的環(huán)
境中。 B：如果伺服電機(jī)連接到一個(gè)減速齒輪，使用伺服電機(jī)時(shí)應(yīng)當(dāng)加油封
，以防止減速齒輪的油進(jìn)入伺服電機(jī) C：伺服電機(jī)的電纜不要浸沒(méi)在油或水
中。 二、伺服電機(jī)電纜→減輕應(yīng)力 A：確保電纜不因外部彎曲力或自身
重量而受到力矩或垂直負(fù)荷，尤其是在電纜出口處或連接處。 B：在伺服電
機(jī)移動(dòng)的情況下，應(yīng)把電纜（就是隨電機(jī)配置的那根）牢固地固定到一個(gè)靜止的
部分（相對(duì)電機(jī)），并且應(yīng)當(dāng)用一個(gè)裝在電纜支座里的附加電纜來(lái)延長(zhǎng)它，這樣
彎曲應(yīng)力可以減到最小。 C：電纜的彎頭半徑做到盡可能大。 三、伺服
電機(jī)允許的軸端負(fù)載 A：確保在安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)加到伺服電機(jī)軸上的徑向和軸
向負(fù)載控制在每種型號(hào)的規(guī)定值以?xún)?nèi)。 B：在安裝一個(gè)剛性聯(lián)軸器時(shí)要格外
小心，特別是過(guò)度的彎曲負(fù)載可能導(dǎo)致軸端和軸承的損壞或磨損 C：最好用
柔性聯(lián)軸器，以便使徑向負(fù)載低于允許值，此物是專(zhuān)為高機(jī)械強(qiáng)度的伺服電機(jī)設(shè)
計(jì)的。 D：關(guān)于允許軸負(fù)載，請(qǐng)參閱“允許的軸負(fù)荷表”（使用說(shuō)明書(shū)）。
四、伺服電機(jī)安裝注意 A：在安裝/拆卸耦合部件到伺服電機(jī)軸端時(shí)，不
要用錘子直接敲打軸端。（錘子直接敲打軸端，伺服電機(jī)軸另一端的編碼器要被
敲壞） B：竭力使軸端對(duì)齊到最佳狀態(tài)（對(duì)不好可能導(dǎo)致振動(dòng)或軸承損壞）
。
車(chē)/銑床版 版本04.00.14 I/O接口、模擬主軸提供0～10V電壓 垂直安裝 72點(diǎn)輸
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)112A（最大） 70A(額定)140A（最大） 25A(額定)50A（最大） 單軸、旋轉(zhuǎn)變壓
器型 雙軸、旋轉(zhuǎn)變壓器型 雙軸、編碼器型 雙軸、編碼器型，支持PROFIBUS 雙
軸標(biāo)準(zhǔn)版 單軸高速版 雙軸高速版 適用于3.5/6/9/12NM步進(jìn)電機(jī) 適用于18/25NM
步進(jìn)電機(jī) 雙軸模塊，帶3NM/6NM 1FK7電機(jī) 雙軸模塊，帶6NM/8NM 1FK7電機(jī) 單軸
模塊，帶11NM 1FK7電機(jī) 10.4'STN 10.4'TFT 12.1'TFT 15.1'TFT 15.0'TFT
3.5'TFT 166MHZ/32MB 566MHZ/128MB/NT4.0 566MHZ/256MB/XPpro
1.2GHZ/256MB/NT4.0 1.2GHZ/256MB/XPpro 233MHZ/32MB 500MHZ/128MB/NT4.0 寬
19'/薄膜按鍵/MPI 寬19'/薄膜按鍵/MPI/PROFIBUS 寬19'/機(jī)械按鍵/MPI 310MM/
薄膜按鍵/MPI/PROFIBUS 310MM/機(jī)械按鍵/MPI 310MM/機(jī)械按鍵/PS2 76MMX76MM
導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)3.5M 3.5M盤(pán)繞連接電纜 10M直線(xiàn)的連接電纜 最多支持6跟軸 集成2個(gè)軸功
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方式組/6軸控制/5軸插補(bǔ) 6通道/6方式組/31軸控制/12軸插補(bǔ) 10通道/10方式
組/31軸控制/12軸插補(bǔ) 用于安裝NCU571.4/572.4/573.4/573.5 64點(diǎn)輸入/32點(diǎn)輸
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輸入、DC24V 16點(diǎn)輸出、DC24V 32點(diǎn)輸出、DC24V 2048線(xiàn)增量式編碼器 2048線(xiàn)絕
對(duì)值編碼器 Small size w/o b unit, 6 pulse coders max. Small size
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9" Hi Res mono, 14" color No Graphics Electric ROM Electric RAM Optical
ROM Optical RAM Electric ROM, MMC interface Optical ROM, MMC interface
Electric RAM, MMC interface Optical RAM, MMC interface I/O LINK,
Master/Slave ROM I/O LINK, Master/Slave RAM I/O LINK, Master ROM I/O
LINK, Master RAM MMC b only 16 bit, 3rd & 4th axes 32 bit, 3rd &
4th axes 16 bit, 2 axes 32 bit, 2 axes Serial Pulse Coders, 3rd & 4th
axes Serial Pulse Coders, 2 axes Type B interface, 3rd & 4th axes 100A(
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