详解西门子伺服电机工作原理及产品优势

伺服电机可以非常精确地控制速度和位置精度，可以将电压信号转换成转矩和速度来驱动控制对象。西门子伺服系统可以实现出色的动态定位和精确的运动控制序列，而西门子伺服电机产品结构紧凑，可以实现出色的动态特性和运行效率。

一、西门子伺服电机分为交流伺服和直流伺服两大类

交流伺服电机的基本结构与交流感应电机（异步电机）相似。定子上有两个相空间位移为90°电角的励磁绕组Wf和控制绕组WcoWf，接恒定的交流电压，利用施加在Wc上的交流电压或相位变化来达到控制运行的目的电机的。交流伺服电机具有运行平稳、可控性好、响应速度快、灵敏度高等特点。机械特性和调节特性的非线性指标要求严格（分别要求小于10%～15%，小于15%～25%）。

直流伺服电机的基本结构与普通直流电机相似。电机转速n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j，其中E为电枢反电动势，K为常数，j为每极磁通量，Ua、Ia为电枢电压和电枢电流，Ra是电枢电阻，改变Ua或改变φ都可以控制直流伺服电机的转速，但一般采用控制电枢电压的方法。在永磁直流伺服电机中，励磁绕组被永磁体代替，磁通量φ不变。有良好的线性调节特性和快速的时间响应。

二、交流与直流西门子伺服电机的优缺点

1）直流西门子伺服电机的优缺点

优点：速度控制准确，转矩和速度特性硬，控制原理简单，使用方便，价格便宜。

缺点：有刷换向、限速、附加电阻、有磨损颗粒（不适用于无尘和易爆环境）

2）交流西门子伺服电机的优缺点

优点：速度控制特性好，在整个速度范围内控制平稳，几乎无振荡，效率高90%以上，发热少，高速控制，高精度位置控制（取决于编码器精度），额定工作区内部，恒扭矩，低惯性，低噪音，无电刷磨损，免维护（适用于无尘和易爆环境）

缺点：控制较复杂，需要现场调整驱动器参数确定PID参数，需要较多的连线。

三、西门子伺服电机原理

定子结构与电容分相单相异步电动机基本相似。定子上装有两个互差90°的绕组，一个是励磁绕组Rf，始终与交流电压Uf相连；另一个是控制绕组L，接控制信号电压Uc，所以交流伺服电机也叫二次伺服电机。