直线电机 SIMOTICS L-1FN3 - Siemens...直线电机 SIMOTICS L-1FN3 操作说明, 03/2012, 6SN1197-0AF01-0RP0 5 引言 1 本操作说明是电机的操作说明，提供从电机交付到废弃物处理等一系列相关信息。

· 03/2012

SIMOTICS L-1FN3

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驱动技术直线电机 SIMOTICS L-1FN3

操作说明

03/2012 6SN1197-0AF01-0RP0

引言 1

安全提示 2

说明 3

使用准备 4

安装 5

连接 6

调试 7

运行 8

检修 9

报废与废弃物处理 10

附录 A

法律资讯

法律资讯警告提示系统

为了您的人身安全以及避免财产损失，必须注意本手册中的提示。人身安全的提示用一个警告三角表示，仅与财产

损失有关的提示不带警告三角。警告提示根据危险等级由高到低如下表示。

危险表示如果不采取相应的小心措施，将会导致死亡或者严重的人身伤害。

警告表示如果不采取相应的小心措施，可能导致死亡或者严重的人身伤害。

小心带有警告三角，表示如果不采取相应的小心措施，可能导致轻微的人身伤害。

小心不带警告三角，表示如果不采取相应的小心措施，可能导致财产损失。

注意表示如果不注意相应的提示，可能会出现不希望的结果或状态。

当出现多个危险等级的情况下，每次总是使用最高等级的警告提示。如果在某个警告提示中带有警告可能导致人身

伤害的警告三角，则可能在该警告提示中另外还附带有可能导致财产损失的警告。

合格的专业人员本文件所属的产品/系统只允许由符合各项工作要求的合格人员进行操作。其操作必须遵照各自附带的文件说明，特别是其中的安全及警告提示。由于具备相关培训及经验，合格人员可以察觉本产品/系统的风险，并避免可能的危险。

Siemens 产品请注意下列说明：

警告 Siemens 产品只允许用于目录和相关技术文件中规定的使用情况。如果要使用其他公司的产品和组件，必须得到 Siemens 推荐和允许。正确的运输、储存、组装、装配、安装、调试、操作和维护是产品安全、正常运行的前提。必须保证允许的环境条件。必须注意相关文件中的提示。

商标所有带有标记符号 ® 的都是西门子股份有限公司的注册商标。标签中的其他符号可能是一些其他商标，这是出于保护所有者权利的目地由第三方使用而特别标示的。

责任免除我们已对印刷品中所述内容与硬件和软件的一致性作过检查。然而不排除存在偏差的可能性，因此我们不保证印刷

品中所述内容与硬件和软件完全一致。印刷品中的数据都按规定经过检测，必要的修正值包含在下一版本中。

Siemens AG Industry Sector Postfach 48 48 90026 NÜRNBERG 德国

文件订购号: 6SN1197-0AF01-0RP0 Ⓟ 06/2012 本公司保留技术更改的权利

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直线电机 SIMOTICS L-1FN3 操作说明, 03/2012, 6SN1197-0AF01-0RP0 3

目录

1 引言 ..................................................................................................................................................5

2 安全提示 ...........................................................................................................................................9

2.1 剩余风险 ............................................................................................................................... 9

2.2 重视并遵守安全提示 ........................................................................................................... 11

2.3 操作直接驱动及其组件 ....................................................................................................... 12

2.4 规范使用 ............................................................................................................................. 13

2.5 强磁场引起的危险............................................................................................................... 14

2.6 小心电击危险...................................................................................................................... 17

2.7 张贴警示标志...................................................................................................................... 18

3 说明 ................................................................................................................................................21

3.1 应用领域 ............................................................................................................................. 21

3.2 功率铭牌 ............................................................................................................................. 24

3.3 构造 .................................................................................................................................... 25 3.3.1 电机组件 ............................................................................................................................. 25 3.3.2 防护等级 ............................................................................................................................. 27 3.3.3 环境条件 ............................................................................................................................. 28 3.3.4 冷却 .................................................................................................................................... 30 3.3.5 温度监控和电机热保护 ....................................................................................................... 38

4 使用准备 .........................................................................................................................................41

4.1 发运和包装 ......................................................................................................................... 41

4.2 运输和存储 ......................................................................................................................... 45 4.2.1 安全提示 ............................................................................................................................. 45 4.2.2 采用空运时的包装规定 ....................................................................................................... 45 4.2.2.1 针对 1FN3 次级的 IATA 规定 ............................................................................................. 47 4.2.3 环境条件 ............................................................................................................................. 48 4.2.4 存储 .................................................................................................................................... 50

5 安装 ................................................................................................................................................51

5.1 安装安全提示...................................................................................................................... 51

5.2 操作步骤 ............................................................................................................................. 52

5.3 检查安装尺寸...................................................................................................................... 53

5.4 电机装入步骤...................................................................................................................... 56

目录

直线电机 SIMOTICS L-1FN3 4 操作说明, 03/2012, 6SN1197-0AF01-0RP0

5.5 单个电机组件的安装............................................................................................................61

6 连接 ................................................................................................................................................ 69

6.1 连接冷却回路.......................................................................................................................69

6.2 电气连接..............................................................................................................................73 6.2.1 安全提示..............................................................................................................................73 6.2.2 电机上的电气连接 ...............................................................................................................75 6.2.2.1 连接电源电缆和信号电缆.....................................................................................................82 6.2.3 布线提示..............................................................................................................................83 6.2.4 屏蔽、接地和等电位连接.....................................................................................................84

7 调试 ................................................................................................................................................ 87

7.1 安全提示..............................................................................................................................88

7.2 调试前的测量工作 ...............................................................................................................90

7.3 调试多个并联的初级部件.....................................................................................................92

8 运行 ................................................................................................................................................ 93

8.1 安全提示..............................................................................................................................93

8.2 关机和停机 ..........................................................................................................................94

8.3 故障处理..............................................................................................................................95

9 检修 ................................................................................................................................................ 97

9.1 安全提示..............................................................................................................................97

9.2 维护作业............................................................................................................................100

10 报废与废弃物处理......................................................................................................................... 101

10.1 报废...................................................................................................................................101

10.2 废弃物处理 ........................................................................................................................102

A 附录 .............................................................................................................................................. 105

A.1 西门子服务中心 .................................................................................................................105

A.2 1FNx 一致性声明...............................................................................................................106

A.3 第三方产品说明 .................................................................................................................112

A.4 防腐蚀剂制造商 .................................................................................................................112

A.5 冷却连接件制造商 .............................................................................................................113

A.6 塑料软管制造商 .................................................................................................................113

缩略语和词汇表 ............................................................................................................................ 115

索引 .............................................................................................................................................. 119


引言 1

本操作说明是电机的操作说明，提供从电机交付到废弃物处理等一系列相关信息。使用电机前请务必阅读本操作说明。以确保电机安全、正常运行，并延长电机的使用寿命。本操作说明是相关西门子选型手册的补充文档。您也可以从相应的西门子办事处获取设备说明和安全提示。请始终遵守操作说明中的安全说明。警告注意事项在封面页的背面介绍。请妥善放置本操作手册，方便专业人员随时阅读。

与选型手册的区别

与选型手册不一样的是，本操作说明不涉及驱动系统。它既不包含技术数据页也不包含安装图/尺寸图。同样，本操作说明不包含关于电机选型和订货的说明。

段落标记

除了必须阅读的安全相关注意事项和说明之外，您会发现这些操作说明中的文本具有如下

格式：

1. 操作说明始终采用编号列表的格式。请始终按给定顺序执行这些步骤。

● 列表采用项目符号的格式。

– 第二级列表采用连字符格式。

说明注意事项是有关产品、产品处理或文档中相关章节的信息项。注意事项为您提供帮助或更多建议。

目标读者

本操作说明可供电气工程师、装配人员、服务人员和运输人员使用。

技术支持

各个国家技术咨询的电话号码请访问下列网址：

http://www.siemens.com/automation/service&support

http://www.siemens.com/automation/service&support

引言


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系统组件制造商手册

电机 • 选型手册

• 一般安全提示

位移测量系统 • 用户手册

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制动器 • 操作说明

编码器模块 • 设备手册

驱动系统 • 调试手册

• 参数手册

• 功能手册

其它信息

通过下方的链接可获取有关以下主题的信息：

● 订购文档/印刷品一览

● 进入下载文档的链接

● 使用在线文档（查找搜索手册/信息）

http://www.siemens.com/motioncontrol/docu

对技术文档的疑问（如建议、修正）请发送电子邮件到以下地址：

[email protected]

电机/直接驱动的最新版本手册和操作说明可通过以下网址调用：

http://www.siemens.com/motioncontrol/docu

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第三方网页

本印刷品中包含至第三方网页的超链接。西门子未对这些网页上的信息进行检查，对其已包含的内容和信息也不承担责任，因此西门子对这些网页上的内容不担责，并且不会采

用这些网页及其内容。若使用这些网页，用户须自行承担风险。

http://www.siemens.com/motioncontrol/documailto:[email protected]://www.siemens.com/motioncontrol/docu

引言


产品的网址

http://www.siemens.com/motioncontrol

标准和规定

该产品符合欧盟符合性声明中有关低压指令的标准。

不仅是电机组件，包括包装在内都要遵守 EC 指令 2002/95/EC (RoHS)。

其它提示

除了在封面背面上所规定的危险与警告方案，在本文献中还使用了其他的提示：

说明在本印刷品中它表示有重要的产品信息或者表示当时的资料部分需要特别加以注意。

http://www.siemens.com/motioncontrol

引言



安全提示 2

该安全说明适用于操作直线电机及其组件。请仔细阅读此章节，以避免事故和/或财产损失。

2.1 剩余风险

动力驱动系统的残余风险

在依据欧盟机械指令进行风险评估时，机械制造商必须至少注意以下由动力驱动系统

（PDS）的控制组件和驱动组件产生的残余风险。

1. 在调试、运行、维护和维修时已驱动的机床部件进行的意外运行

– 例如由传感器技术、控制系统、驱动技术和连接技术的硬件故障和/或软件故障导致的

– 控制系统和驱动的反应时间

– 规定之外的运行和/或环境条件

– 参数化、编程、布线和安装时的故障

– 在控制系统附近使用无线电装置/移动电话

– 外部作用/损坏

2. 异常温度以及光，噪声，杂质和废气的排放

– 例如由于零部件故障导致的

– 软件故障


– 外部作用/损坏

安全提示 2.1 剩余风险


3. 危险的接触电压

– 例如由于零部件故障导致的

– 静电充电感应

– 电机运转时的电压感应


– 凝露/导电污染

– 外部影响/损坏

4. 运行产生的电场、磁场和电磁场，在近距离时可能会损坏心脏起搏器支架和/或医疗植入体。

5. 当不按照规定操作以及/或违规处理废弃物时，会释放破坏环境的物质和辐射。

其它有关 PDS 组件产生的剩余风险的信息见用户技术文档的相关章节。

危险运行中产生的电场、磁场和电磁场 (EMF) 会对设备附件的人员，特别是对那些带有心脏起搏器或医疗植入体等器械的人员造成危险。设备附近的机器/设备操作人员和其他人员应遵守相关准则和标准！这些标准和准则包括在欧洲经济区 (EEA) 实施的 EMF 指令 2004/40/EG 、标准 EN 12198-1 至 12198-3，以及在德国实施的职业合作社事故预防规则 BGV 11 中 BGR 11 有关“电磁场”的规定。此后，还应对每个工作岗位进行危险性分析、寻求并采用相关措施减少工作人员的危险

和负荷、确定并注意曝露区域和危险区域。

安全提示 2.2 重视并遵守安全提示


2.2 重视并遵守安全提示

危险如果不重视并遵守安全提示，可能会造成死亡、严重身体伤害以及/或者财产损失。请务必遵守该资料中的安全提示以及各个章节中的特殊安全提示！请注意所有的警示图标！请确认您的最终产品遵守了所有的相关标准和法律规定！此外还要遵守本国、本地区和设备专用的安全规定和要求！在驱动系统上工作时，还需要遵照操作说明！

安全提示 2.3 操作直接驱动及其组件


2.3 操作直接驱动及其组件

危险如果由未经培训的人员操作直接驱动和/或其组件，则可能导致人身伤亡以及/或者财产损失。只允许由了解并且遵循相关安全提示的人员来操作直接驱动及其组件。只允许由合格、受过培训的专业人员进行安装、调试、运行和维护。这些人员必须详细了解本说明的内容。所有电机上的操作都必须至少由两人完成。

说明请确保，危险源和安全措施的相关信息随时可供阅览！因此，请妥善保管直接驱动及其组件的所有说明和安全提示！您也可以从相应的西门子办事处获取设备说明和安全提示。

安全提示 2.4 规范使用


2.4 规范使用

危险如果未按规定使用直接驱动及其组件，则可能导致人身伤亡以及/或者财产损失。该电机设计用于工业或手工业设备。只要没有在此进行明确的规定，就禁止在有爆炸危险的区域（Ex 区）中使用（请遵守随附的补充说明）。在某些特殊情况下（如在非手工业设备的应用中）对设备的要求更高时，例如：接触防护，请在安装时确保设备端满

足该条件。只允许在制造商指定的应用范围中使用直接驱动及其组件。如有疑问，请联系相应的西门子办事处。必须防止异物进入电机，并防止电机和腐蚀性材料接触。对于某些特殊构造、和本资料中说明的电机技术信息不完全一致的结构类型，请和相应

的西门子办事处协商。使用地点的条件必须符合功率铭牌上的所有数据以及本资料中的各项数据和条件。请特别注意设备使用是否符合官方许可或本国的相关规定。

危险该产品只设计用于安装在机器内部。只有确认该机器即最终产品符合 2006/42/EC 指令后，才可以开始调试。调试人员必须遵守所有安全注意事项，并告知最终用户。

警告电机不直接与工作用的电源相连，而是只与适宜的驱动系统相连。

安全提示 2.5 强磁场引起的危险


2.5 强磁场引起的危险

出现磁场

含有永磁铁的电机组件上会出现强磁场。在无电流状态下，电机的磁场强度仅由带有永磁

铁的组件的磁场决定。在运行中还会另外产生电磁场。

组件包含永磁体

小心本手册介绍的直线电机的次级部件中包含永磁体。

图 2-1 示意图：次级部件的静磁场随距离变化



强磁场引起的危险

危险强大的磁场可能造成人身伤害。在联邦德国，考虑到强磁场对人体的不良影响，请务必遵循职业协会规定 BGV B 11“电磁场”！它列出了在工作岗位上应满足的要求。在其他国家则要遵守本国、本地区的相应规定和要求！严禁佩戴通电人体辅助装置（例如：心脏起搏器、胰岛素泵）的人员、体内有金属植入

体的人员、携带磁性或导电物体的人员直接接触包含永磁铁的组件。该要求适用于安装、维护或存储等工作。

BGV B 11 规定了静磁场的极限值为 212 mT。和次级部件磁板保持大于 20 mm 的间距时，可满足该极限值要求。

此外，强磁场应用还应满足 BGV B 11 的要求（BGV B11 §14）。

危险工作人员应和次级部件磁板至少保持 50 mm 的距离。植入心脏起搏器的人员应和次级部件磁板至少保持 500 mm 的距离。

人类没有可以感知强磁场的感觉器官，一般情况下也不会有这方面的经验。因此往往低估来自强磁场的吸力。

含有永磁铁的电机组件的吸力在感应区（距离 100 毫米以内）范围内会急剧增强，甚至会达到几千牛。 - 举例：磁场吸力的大小相当于好几个 100 kg 的重物夹住某个身体部位！

危险在带有永磁铁的组件的感应区（距离 100 mm 以内）中工作时，磁场对可磁化材料产生强大吸力，极有可能挤压材料。请不要低估磁场吸力的强度！请不要把可磁化材料制成的物品（如手表、钢制或铁制工具）和/或永磁铁携带到电机的感应区中或携带到带有永磁铁的组件的感应区中！请务必准备以下工具，从而可以在永磁铁导致的加工事故中及时松开被夹住的身体部

位，如手、手指、脚等：

• 一把由坚固的、非磁化材料制成的锤子（约 3 公斤）

• 两把由坚固的、非磁化材料（比如硬木）制成的楔子（楔角约为 10°15°）



发生永磁铁事故时的紧急措施

● 保持冷静！

● 如果机器带电，首先按下急停键，必要时关闭主开关。

● 进行紧急救援。必要时，请求后续救援。

● 将紧紧吸合在一起的部件分开，以便被夹住的身体部位（手、手指、脚等）从中脱离

– 用锤子将楔子打入间隙中。

– 抽出被夹住的身体部位。

● 必要时可以联系急救医生。

警告任何导电材料相对于永磁铁的运动都会形成感应电压。电击危险！请避免永磁铁组件相对于导电材料的运动，反之亦然。

小心磁场可能会导致磁性或电子数据载体上的数据丢失。请不要携带磁性或电子数据载体！

安全提示 2.6 小心电击危险


2.6 小心电击危险

危险高放电电流危险在高放电电流下可能会对保护接地线以及 PDS 上的警告标识提出更高的要求。详细的说明参见标准 DIN EN 61800-5-1。

针对剩余电压的保护措施

危险由于电机接线上剩余电压存在电击的危险！闭合电源时，电机的激活部件可能会产生一个大于 60 μC 的电负载。 Zusätzlich kann an freigelegten Leitungsenden – z.B. bei Ziehen des Steckers – auch 1 s nach Abschalten eine Spannung von mehr als 60 V anliegen.因此要找到解决针对剩余电压的保护措施！

安全提示 2.7 张贴警示标志


2.7 张贴警示标志无论是在常规运行中，还是在保养和维修时，都要用醒目的警告与禁止标签（图示）标出

危险区域（电机区域）。标签上的文字必须是本国文字。

随附图标

初级部件

所有初级部件的包装中都随附了可长期粘附的警告标签。下表列出了初级部件随附的警告标签及其含义：

表格 2- 1 初级部件随附的警告标签及其含义，根据 BGV A8 和 DIN 4844-2

标签含义标签含义

灼热表面警告

（D-W026）

危险电压警告

（D-W008）

初级部件的信号接口附近贴有以下警告标签。

表格 2- 2 温度保护标签及其含义，根据 BGV A8 和 DIN 4844-2


危险位置警告

（D-W000）

注意使用说明

（D-M018）



次级部件

所有次级部件的包装中都随附了可长期粘附的警告和禁止标签。这些标签要张贴在次级部件磁板侧或电机附近的显著位置。

说明请不要将标签张贴在次级部件上或次级部件盖板上，因为标签在这两处不能长期粘附。

下表列出了次级部件随附的警告和禁止标签及其含义。

表格 2- 3 次级部件随附的警告标签及其含义，根据 BGV A8 和 DIN 4844-2


磁场警告

（D-W013）

手部损伤警告

（D-W027）

表格 2- 4 次级部件随附的禁止标签及其含义，根据 BGV A8 和 DIN 4844-2


植入心脏起搏器者禁

止靠近

（D-P011）

植入金属体者禁止靠

近

（D-P016）

禁止携带金属部件或

手表

（D-P020）

禁止携带磁性或电子

存储器

（D-P021）

说明标贴的质量可以对环境产生很大的影响。


说明 33.1 应用领域

电机的基本特性

1FN3 系列电机是带有模块式冷却结构的永磁铁同步直线电机：根据精度的需求，电机可选配初级部件精密冷却器或次级部件冷却器。上述冷却设计可最大程度地避免电机向机器散热。

电机以组件形式（至少包含初级部件和次级部件）供货，可直接装入机器。将多个初级部

件和次级部件接在一起，可增强电机推力，延长电机的移动距离。

使用直驱电机时，请留意国家和国际许可条件，防止侵犯保护权。



接口型号一览



应用领域

重载型电机

1FN3 系列重载型电机与数字控制驱动系统相连后，可用作直线运动的直接驱动，应用比如有：

● 高动态柔性机床

● 激光加工

● 搬运

长载型电机

1FN3 系列长载型电机与数字控制驱动系统相连后，可用作直线运动的直接驱动，应用比如有：

● 往复运动（例如：非圆加工）

● 高过程力应用（例如：磨削、车削……）

● 不带配重的垂直轴上、套筒

● 搬运机、笛卡尔机器人

说明 3.2 功率铭牌


3.2 功率铭牌

随附功率铭牌

在 1FN3 系列电机的每个初级部件上都安装了功率铭牌。此外产品还随附提供了另一块功率铭牌，客户可以根据需要贴在装有电机的机器上。

说明功率铭牌不得滥用！从电机或机器上取下的功率铭牌不得继续使用。

功率铭牌上的信息

功率铭牌上提供以下信息：

3~ INVERTER DUTY MOTOR PART

IN= xxx AUa max = xxx VFN= xxx N

M = xxx kgClass xxxIPxx

(1P) 1FN3xxx-xxxxx-xxxx(S) xxx/xxxxxxxx

Made in Germany

Siemens AG, Georg-Reismüller-Straße 32 , DE-80999 München

图 3-1 功率铭牌上的信息

说明 3.3 构造


3.3 构造

3.3.1 电机组件

电机组件

1FN3 系列电机由以下组件构成：

● 初级部件:

– 直线电机的基本组件

– 包含 3 相交流绕组

– 集成的主冷却器，用于导出损耗热量

● 精密冷却器（选件）：

– 辅助冷却器，按照 Thermo-Sandwich® 原理最大程度地减少传导给机器的热量

– 推荐用于高精度应用

● 次级部件：

– 依次排列，构成电机的运行部件

– 由永磁体和钢制底座组成

– 浇铸而成，可最大程度地防止腐蚀和外部影响

● 次级部件盖板（选件）

– 为次级部件提供机械保护

– 由可磁化的特种钢板制成（厚度 d = 0.4 毫米）

– 盖在次级部件上

– 在磨损后无需辅助工具可直接更换

– 提供多种型号：整段式盖板或者有规定长度的分段式盖板

说明 3.3 构造


● 带有插塞连接/接头的冷却型材（选件）

– 次级部件冷却器的组成部分

– 铝制型材导轨，带整条冷却槽

– 安装在次级部件下方，满足高加工精度要求

● 次级部件端盖（选件）

– 次级部件冷却器的组成部分

– 用于压紧整段式次级部件盖板

– 有不同型号供货

说明 3.3 构造


图 3-2 1FN3 系列直线电机的组件

3.3.2 防护等级

初级部件

初级部件满足 EN 60529 和 EN 60034-5 中规定的防护等级 IP65 的要求。

说明 3.3 构造


次级部件

次级部件采取了特殊的结构设计，可最大程度地防止腐蚀。

要确保次级部件远离切屑。为此需要配备合适的盖板。理论上来说，磁性物体距离次级部件表面超过 150 mm 后，次级部件便它不再对产生引力。

必须避免使用尖锐的工具或腐蚀性材料（例如：酸）。

3.3.3 环境条件

长期贮存、运输和固定地点使用时的环境条件

依据 DIN EN 60721-3-1（长期贮存）、DIN EN 60721-3-2（运输）和 DIN EN 60721-3-3（气候防护场所用固定装置）

表格 3- 1 气候环境条件

气温下限： - 5 °C（不同于 3K3）

气温上限： + 40 °C

相对空气湿度下限： 5 %

相对空气湿度上限： 85 %

温度变化速度：最大 0.5 K/min

凝露：不允许

结冰：不允许

长期贮存： 1K3 级和 1Z1 级，此处不同于相对空气湿度的上限

运输： 2K2 级

固定地点使用： 3K3 级

只有在具备完善气候防护的地点，才允许贮存、运输和运行电机

（厅内或室内）。

说明 3.3 构造


表格 3- 2 生物环境条件

长期贮存： 1B1 级

运输： 2B1 级

固定地点使用： 3B1 级

表格 3- 3 化学环境条件

长期贮存： 1C1 级

运输： 2C1 级

固定地点使用： 3C2 级

与 3C2 级的偏差：使用地点靠近排放化学物质的工业机器

表格 3- 4 机械环境条件

长期贮存： 1S2 级

运输： 2S2 级

固定地点使用： 3S1 级


长期贮存： 1M2 级

运输： 2M2 级

固定地点使用： 3M3 级

说明 3.3 构造


3.3.4 冷却

说明在整个文档中，“冷却”概念表示电机的水冷。

冷却的必要性

运行中电机会发热。为了获取尽可能高的功率密度，电机需要采取水冷。

组件

1FN3 系列电机的冷却系统由不同的组件构成：

● 初级部件主冷却器

● 初级部件精密冷却器

● 次级部件冷却器

1FN3 系列电机的这些组件在结构上是分开的。这些组件是按照 Thermo-Sandwich ®原理设计的。

符合 Thermo-Sandwich® 原理的冷却系统

按照 Thermo-Sandwich® 原理，冷却组件上下分层。各个组件通过一个隔热层隔开，见下图。这种多层设计可以避免初级部件的热量传导给机器部件。每个冷却组件都能排出热量，因此传导给机器的热量就非常少。

图 3-3 示意图：Thermo-Sandwich® 冷却原理

说明 3.3 构造


冷却组件的功能

初级部件主冷却器

初级部件主冷却器直接内置在初级部件中，对其进行冷却。在额定条件下，它能排出 85% 到 90% 的热量。这足以达到电机技术数据页上的额定数据。

初级部件主冷却器对电机和机器之间的隔热毫无作用。

初级部件精密冷却器

初级部件精密冷却器排出初级部件中的剩余热量，额定条件下为总损耗功率的 2% 到 10%。因此，初级部件精密冷却器的外表面相对于冷却剂流入温度的温升只在小范围内波动。初级部件精密冷却器和次级部件冷却器一起工作时，可以有效阻止热量传导，几乎可以使电机不向机器传导任何热量。

次级部件冷却器

次级部件冷却器同样可以排出电机内的剩余热量。在额定条件下，次级部件冷却器排出的热量可达到电机总损耗功率的 5% 到 8%。

热封装详细信息

1FN3 系列电机的冷却按照 Thermo-Sandwich® 原理进行。下图展示了该冷却原理的细节。

图 3-4 1FN3 系列电机的冷却原理

说明 3.3 构造


初级部件冷却/初级部件主冷却器

标配的水冷回路，冷却水由水加防腐剂混合而成，标准进水温度 T 进水为 35 °C 如果此温度发生了改变，电机的持续推力也会发生改变，不再是表格值 FN。此外，在改变进水温度时注意避免形成凝露。

初级部件的隔热/初级部件精密冷却器

初级部件底部的隔热是通过空气实现的。初级部件顶部的隔热可通过一个可选的精密冷却器实现，它可方式过高的电机热量传导到周围环境中。精密冷却器顶部螺纹孔旁的散热装置和其间的风室降低了初级部件排出的热量。精密冷却器侧面的集射板同样可以构成风室，实现初级部件侧面和机器之间的隔热。在额定条件下，初级部件精密冷却器的外表面相对于进水温度的的温升最大为 4 K。如果没有使用初级部件精密冷却器，电机上表面的温度可能会超过 100°C。

次级部件的隔热/次级部件冷却器

次级部件冷却器通常由冷却型材和分流型端盖组成。

在以下应用中必须使用次级部件冷却器：

● 大量损耗热量传导到次级部件的应用

● 次级部件的热量有可能通过接触面传导给床身的应用

其他情况下可选配次级部件冷却器。

小心高温可能导致永磁铁去磁！次级部件的温度不允许超过 70°C！

1FN3600 和 1FN3900 系列电机上次级部件冷却器是不可或缺的，因为从初级部件进入次级部件的大量热量是不允许通过接触面传导给床身的。

说明 3.3 构造


次级部件冷却器的组成部分

1FN3 系列电机的次级部件冷却器一般由冷却型材和端盖组成。

冷却型材

冷却型材置于床身和次级部件之间并与次级部件一起用螺栓上紧在床身上。以下两幅图展示了不带端盖的冷却器。蓝色的虚线标出了冷却剂的流向。

图 3-5 由冷却型材和软管嘴构成的次级部件冷却器，用于电机 1FN3050…3450（侧视图和俯视图）

说明 3.3 构造


图 3-6 由冷却型材和软管嘴构成的次级部件冷却器，用于电机 1FN3600…3900（侧视图和俯视图）

从外形尺寸 3600 开始电机装有三个冷却型材，总共有六条冷却槽。两边的冷却型材稍微凸出次级部件。中间的（附加的）冷却型材通过螺钉固定在次级部件的中间。

冷却型材的表面是经过热处理的。冷却型材和次级部件磁板之间的接触面可吸收热量，将热量继续传导给冷却槽。冷却型材和机器之间的接触面则相对较小，以便将传导给机器的热量降到最低。

西门子可提供最长达 3 米的整条冷却型材。

次级部件端盖

在次级部件磁板的两端加装以下型号的端盖，可以形成闭合的冷却回路，并提供统一的接

口，方便接入冷却剂。

● 分流型端盖

● 导流型端盖

电机通常可使用分流型端盖。它可用于所有电机外形尺寸。 1FN3050…450 电机上也可使用导流型端盖。盖板固定型端盖不直接作用于次级部件的冷却。

下图展示了包含不同端盖型号的各种次级部件冷却器。

说明 3.3 构造


图 3-7 含分流型端盖的次级部件冷却器，用于电机 1FN3050...1FN3450 （侧视图和俯视图）

图 3-8 含分流型端盖的次级部件冷却器，用于电机 1FN3600 和 1FN3900 （侧视图和俯视图）

说明 3.3 构造


图 3-9 含导流型端盖的次级部件冷却器，用于电机 1FN3050...1FN3450（侧视图和俯视图）

图 3-10 含冷却型材、软管嘴和盖板固定型端盖的次级部件冷却器，用于电机 1FN3050…1FN3450（侧视图和俯视图）

说明由于压力损耗较高，含导流型端盖的次级部件冷却器只能应用在短行程中，最多大约 2 米远。在设计整个冷却系统时要检查压降情况！

说明 3.3 构造


次级部件端盖的用途

次级部件端盖一方面用于接入冷却剂。在次级部件磁板的两端加装分流型端盖或导流型端盖，可以形成闭合的冷却回路，并提供统一的接口，方便冷却剂的接入。

另一方面它用于通过楔子来固定整段式次级部件盖板。楔子使两者的表面齐平，见下图。

图 3-11 次级部件端盖（侧视图）

电机通常可使用分流型端盖。它可用于所有电机外形尺寸。 1FN3050…450 电机上也可选用导流型或盖板固定型端盖。

说明 3.3 构造


端盖型号一览

您可以选购以下型号的次级部件端盖：

● 分流型端盖：

– 可普遍使用的次级部件端盖

– 可用于所有电机的外形尺寸

– 可在次级部件磁板的两端固定住整段式次级部件盖板

– 在次级部件磁板的起始端接入冷却剂，并使冷却剂平行分流，流经两条(1FN3050…450)或三条(1FN3600…900)冷却型材。

– 使分流的冷却剂汇合，并在次级部件磁板的末端导出冷却剂。

● 导流型端盖：

– 只可用于 1FN3050…1FN3450


– 可接入冷却剂并控制冷却剂的流向：冷却剂入口和出口位于次级部件磁板起始端上的导流端盖。在次级部件磁板另一端上的导流端盖使冷却剂转向。

● 盖板固定型端盖：

– 只可用于 1FN3050…1FN3450


3.3.5 温度监控和电机热保护

温度监控回路 Temp-F 和 Temp-S

电机供货时包含两个温度监控回路 Temp-F 和 Temp-S。 Temp-F 用于观察和分析电机中的温度特性曲线。 Temp-S 用于在绕组过热时激活电机保护功能。

这两个回路相互独立。分析一般通过驱动系统执行。

Temp-F（KTY 84 传感器）

温度传感回路 Temp F 包含一个位于导轨上的 KTY 84 温度传感器。某些情况下，特别是各相位的电流馈电不同时，这可能导致测量的是三个相位绕组的最大温度。不允许通过分析 Temp-F 来进行电机保护。 Temp-F 的用处更多在于温度监控，以及必要时对 Temp-S 响应造成的驱动断路进行预警。

说明 3.3 构造


Temp-S（PTC 元件）

温度断路回路由 PTC 温度传感器构成。在每个相位绕组（U、V 和 W）中都有一个 PTC 温度传感器，用于监控电机绕组。这样一来，即便在一个初级部件各相位电流馈电不当，或多个初级部件负载不同的情况下，仍能实现过载保护。 PTC 元件采用串联。

说明驱动控制系统的响应时间，即从 PTC 元件（Temp-S）响应到断电（驱动控制系统中脉冲禁止）的时间不可超过 1 秒。从事件发生到断路的总响应时间最大可为 2 秒，且须在不考虑分析的情况下确保。

KTY 84 的技术特性

KTY 84 电阻的温度特性曲线是一条近乎线性的上升曲线，见下图。此外 KTY 84 的热容较低，并且与电机绕组之间的热接触良好。

图 3-12 KTY 84 的特性曲线

技术数据：

● 冷态阻值（20 °C）：约 580 Ω

● 热态阻值（100 °C）：约 1000 Ω

PTC 电阻的技术特性

在额定响应温度 ϑNAT 范围内，PTC 电阻的阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高，见下图。因此，PTC 电阻具有类似开关的特性。 PTC 电阻热容小，和电机绕组之间的热传导也很好，所以绕组一旦过热，电阻和系统会迅速作出响应。

PTC 电阻三个一组串联在一起。其特性曲线符合 DIN EN 60947-8、DIN 44081 和 DIN 44082。

说明 3.3 构造


图 3-13 PTC 电阻的典型特性曲线；来源：DIN 44081 / DIN 44082

技术数据：

三个一组的 PTC 电阻符合 DIN 44081 / DIN 44082

● T > -20 °C 和 T < ϑNAT - 20 K 时，最大为 3x250 Ω = 750 Ω

● T < ϑNAT - 5 K 时，最大为 3x550 Ω = 1650 Ω

● T < ϑNAT + 5 K 时，最小为 3x1330 Ω = 3990 Ω

● T < ϑNAT + 15 K 时，最小为 3x4000 Ω = 12000 Ω

说明 PTC 电阻只作为传感器工作，必须通过外部控制切断电机电源。


使用准备 4

.

说明请始终遵守操作说明中的安全说明。

4.1 发运和包装

检查交付货物的完整性

收货后立即检查货物是否与随附货物单证一致。

● 立即向运输代理报告任何明显的运输损坏。

● 立即向相应的西门子办事处报告任何明显的组件缺失/不完整运输。

超过时限的缺失索赔西门子将不予授理。

随附图标

初级部件

所有初级部件的包装中都随附了可长期粘附的警告标签。下表列出了初级部件随附的警告标签及其含义：

表格 4- 1 初级部件随附的警告标签及其含义，根据 BGV A8 和 DIN 4844-2


灼热表面警告

（D-W026）

危险电压警告

（D-W008）

使用准备 4.1 发运和包装


初级部件的信号接口附近贴有以下警告标签。

表格 4- 2 温度保护标签及其含义，根据 BGV A8 和 DIN 4844-2


危险位置警告

（D-W000）

注意使用说明

（D-M018）

次级部件

所有次级部件的包装中都随附了可长期粘附的警告和禁止标签。这些标签要张贴在次级部件磁板侧或电机附近的显著位置。

说明请不要将标签张贴在次级部件上或次级部件盖板上，因为标签在这两处不能长期粘附。

下表列出了次级部件随附的警告和禁止标签及其含义。

表格 4- 3 次级部件随附的警告标签及其含义，根据 BGV A8 和 DIN 4844-2


磁场警告

（D-W013）

手部损伤警告

（D-W027）



表格 4- 4 次级部件随附的禁止标签及其含义，根据 BGV A8 和 DIN 4844-2


植入心脏起搏器者禁

止靠近

（D-P011）

植入金属体者禁止靠

近

（D-P016）

禁止携带金属部件或

手表

（D-P020）

禁止携带磁性或电子

存储器

（D-P021）

说明标贴的质量可以对环境产生很大的影响。

初级部件包装的尺寸

电机订货号尺寸（长 x 宽 x 高）

1FN3050 - 1xxx0 - 0xA1

到

1FN3100 - 2xxx0 - 0xA1

315 x 225 x 70

1FN3100 - 3xxx0 - 0xA1

到

1FN3100 - 5xxx0 - 0xA1

687 x 240 x 101

1FN3150 - 1xxx0 - 0xA1

到

1FN3150 - 2xxx0 - 0xA1

315 x 225 x 70

1FN3150 - 3xxx0 - 0xA1

到

1FN3300 - 3xxx0 - 0xA1

687 x 240 x 101




1FN3300 - 4xxx0 - 0xA1 1120 x x303 x 140

1FN3450 - 2xxx0 - 0xA1

到

1FN3450 - 3xxx0 - 0xA1

700 x 303 x 140

1FN3450 - 4xxx0 - 0xA1 1120 x 303 x 140

1FN3600 - 2xxx0 - 0xA1

到

1FN3600 - 4xxx0 - 0xA1

845 x 423 x 125

次级部件包装的尺寸


1FN3050 - 1xxx0 - 0xA1

到

1FN3150 - 5xxx0 - 0xA1

202 x 202 x 37

1FN3300 - 1xxx0 - 0xA1

到

1FN3900 - 4xxx0 - 0xA1

402 x 272 x 57

使用准备 4.2 运输和存储


4.2 运输和存储

4.2.1 安全提示

作为危险品的永磁铁 UN 编号是 2807。

危险存放和/或运输不当会造成生命危险、人身伤害以及/或者财产损失。禁止未经包装和未使用原包装便存放或运输电机的组件！只允许使用未损坏的原始包

装！注意人员的抬举（重物）的极限！电机或其组件的重量可能大于 13 公斤！将电机装入机器或机器部件中后，请采取防护措施防止组件意外运转！在用飞机进行运输时请遵守 IATA 规定！包含永磁铁的组件的存放地点必须贴上对应的警告标签（图示）。请注意包装上的警告提示！请穿戴安全鞋和工作手套！

直接驱动和驱动组件的包装为产品的运输和存放提供了可靠的保护，尤其是对包含永磁铁

的组件产生的强大磁力提供防护。

说明请尽量妥善保管好包含永磁铁的组件的包装！再次使用原始包装时可能的话不要覆盖原有的安全提示。必要时请使用透明的包装胶带。也可以要求当地的西门子办事处帮助提供原始包装。

对于包含永磁铁的产品在海运和公路运输时不需要额外的包装措施。

4.2.2 采用空运时的包装规定

在空运包含永磁铁的产品时，不能超过 IATA 包装规定中指出的最大磁场强度。如果必要，需要采取特殊措施，使其满足产品的运输要求。达到特定的磁场强度时，运输包装上要明确标明。

说明下面列出的磁场强度都是参照 2011 年 1 月 1 日发布的 IATA 包装规定 953 中的均强磁场数值。如要更改该数值，会在下一版中予以考虑。



当距离货物 4.6 米处检测出的最大磁场强度超出 0.418 A/m 时，该货物必须获得许可方可发运。该货物只有之前获得出口国家和空运企业所属国家主管当局的许可才可以运输。必须采取特殊措施来满足货物的运输要求。

当距离物品 2.1 米处检测出的最大磁场强度超出或等于 0.418 A/m 时，该货物必须作为危险品发运。

当距离物品 2.1 米处检测出的最大磁场强度低于 0.418 A/m 时，该货物作为普通货物发运。

● 对于磁场（磁干扰场）的相互抵消优化，两个次级的原始独立包装应按照下面的示意图成对、相反叠放。上面一个包装箱的 C-D 边叠放在底下一个包装箱的 A-B 边上。

空运货物时“磁化材料和物品”的警告标贴

标贴的位置标识出次级的磁极（北极）。

独立包装 IATA 整体包装

次级对

图 4-1 次级的包装和正确的叠放

说明两个次级正确叠放的前提是次级对内部的偏移在整个空运过程中确保小于 1 cm。为此，例如可以使用包装胶带来固定原始独立包装。必要时请使用透明的包装胶带，尽量不要覆盖原有的安全提示。如果次级的独立包装没有成对、相反叠放，则磁场会增强。如果次级对内部的偏移在整个空运过程中大于 1 cm，则磁场同样会增强。

● 在整体包装中次级对（每对要按照示意图“次级的包装和正确叠放”来放置）可以随意放置。



4.2.2.1 针对 1FN3 次级的 IATA 规定

表格 4- 5 针对次级 1FN3xxx-xSxxx-xxxx 的包装规定

作为普通货物发运作为危险品发运必须要有许可

单个的次级包装在原始独

立包装中

X

每两个次级包装在原始独

立包装中并正确成对叠放

X 2)

次级包装在原始独立包装

中并随意放置

X 1)

1 ) 如果除了原始独立包装次级还放置在一个由铁磁性物质制成的外箱中，例如：铁皮箱中，铁皮厚度大于 0.5 mm，则运输时必须作为危险品发运。

2 ) 如果次级对内部的偏移在整个空运过程中不能确保小于 1 cm，则运输时必须作为危险品发运。

示例 1

在外包装（整体包装）中有订货号为 1FN3xxx-xSxxx-xxxx 的次级对正确叠放的原始独立包装。运输是作为普通货物发运。

示例 2

示例 1 中的外包装最多还可以再装入一个次级的原始独立包装。该单个次级可以随意放置，不需要铁皮箱来进行额外的屏蔽。完整外包装的运输必须作为危险品发运。



4.2.3 环境条件

长期贮存、运输和固定地点使用时的环境条件

依据 DIN EN 60721-3-1（长期贮存）、DIN EN 60721-3-2（运输）和 DIN EN 60721-3-3（气候防护场所用固定装置）

表格 4- 6 气候环境条件

气温下限： - 5 °C（不同于 3K3）

气温上限： + 40 °C

相对空气湿度下限： 5 %

相对空气湿度上限： 85 %

温度变化速度：最大 0.5 K/min

凝露：不允许

结冰：不允许

长期贮存： 1K3 级和 1Z1 级，此处不同于相对空气湿度的上限

运输： 2K2 级

固定地点使用： 3K3 级

只有在具备完善气候防护的地点，才允许贮存、运输和运行电机

（厅内或室内）。

表格 4- 7 生物环境条件

长期贮存： 1B1 级

运输： 2B1 级

固定地点使用： 3B1 级



表格 4- 8 化学环境条件

长期贮存： 1C1 级

运输： 2C1 级

固定地点使用： 3C2 级

与 3C2 级的偏差：使用地点靠近排放化学物质的工业机器


长期贮存： 1S2 级

运输： 2S2 级

固定地点使用： 3S1 级


长期贮存： 1M2 级

运输： 2M2 级

固定地点使用： 3M3 级



4.2.4 存储

满足以下条件时，电机最多可存放 2 年：

室内存放

● 如果在出厂时未涂抹防腐剂，请给轴伸等裸露的外部组件涂抹防腐剂，如 Tectyl。

● 按照“环境条件”章节的要求存放电机。存储空间必须

– 干燥、无尘且无振动，

– 通风良好。

– 可抵抗极端气候，

– 且室内空气不包含腐蚀性气体。

● 防止电机振动和受潮。

● 使用盖板覆盖电机。

防止受潮

如果没有干燥存储场所可用，请采取以下措施：

● 使用吸湿材料包裹电机，然后用薄膜密封包装电机。

● 在密封包装中放入几袋干燥剂。检查干燥剂，必要时进行更换。

● 将密封包装中放置温度计，该湿度计可以四个级别显示密封包装内的空气湿度。

● 定期检查电机。

对集成冷却功能的电机的冷却系统进行保护

使用后需存储电机前，

● 清空冷却通道，

● 使用空气吹扫通道，确保其完全清空，

● 之后将其密封。


安装 55.1 安装安全提示

危险安装直接驱动时，人员必须在打开包装的、含永磁铁组件的感应范围内开展作业。因此存在着强磁场引起的巨大危险。只有在需要安装时才打开电机组件的包装。不允许同时打开多个包含永磁铁的组件。要立即安装包含永磁铁的组件。禁止将金属放置在磁力面上，也禁止将磁力面放置在金属上！通常不允许使用可磁化的工具！如果必须使用这种工具，则一定要用双手将其牢牢抓住并慢慢地接近直接驱动装置。所有工作需两人一起进行！要防止已安装好的直接驱动装置意外运行！必须在零电流和零电压的状态下进行操作！电击危险！

警告尖锐的棱边可能造成割伤。请戴上工作手套！

警告掉落的物品可能砸伤脚部。请穿上安全鞋！

危险连接电缆故障可能会引起电击并/或造成财产损失，比如：由火灾导致危险。请注意，在安装时

• 不能损坏电缆

• 不能拉伸电缆

• 避免可运行部件缠住电缆

• 保持最小弯曲度。电机不能卷入电缆或者拉伸电缆！

安装 5.2 操作步骤


5.2 操作步骤安装直线电机可分为如下步骤：

1. 检查电机安装尺寸

2. 清洁电机部件以及机床的安装面

3. 安装初级部件、次级部件和组件

4. 对电机安装进行检查

安装 5.3 检查安装尺寸


5.3 检查安装尺寸

基础条件

为了确保电机的电气特性和系统机械特性，重要的仅仅是安装尺寸而不是可测量的空隙。

安装尺寸在全部运动行程内必须位于规定的容差范围内。

检查

安装电机前，可以借助例如：量规和塞尺来检查安装尺寸。

电机安装尺寸

下图展示了电机安装尺寸的标注方式。具体的安装尺寸在下表中列出。此外，下表也列出了初级部件和次级部件磁板之间的距离（即额定气隙），分带和不带次级部件盖板两种

情况。

图 5-1 电机安装尺寸



重载型电机：安装尺寸

表格 5- 1 上图中标注的气隙尺寸和电机安装尺寸

额定气隙带次级部件

盖板

额定气隙不带次级部

件盖板

电机安装尺寸带精密冷却

器，带次级

部件冷却器

电机安装尺

寸，带精密

冷却器，不

带次级部件

冷却器

电机安装尺

寸，不带精

密冷却器，

不带次级部

件冷却器

电机安装尺

寸，不带精

密冷却器，

带次级部件

冷却器

安装尺

寸误差

1FN3..-xW

[mm]

[mm]

h M1 [mm]

h M2 [mm]

h M3 [mm]

h M4 [mm]

[mm]

1FN3050 1FN3100

0,9 1,3 63,4 60,4 48,5 51,1 ± 0,3

1FN3150 0,9 1,3 65,4 62,4 50,5 53,5 ± 0,3

1FN3300 0,9 1,3 79,0 76,0 64,1 67,1 ± 0,3

1FN3450 0,9 1,3 81,0 78,0 66,1 69,1 ± 0,3

1FN3600 0,9 1,3 86,0 -- -- 74,1 ± 0,3

1FN3900 0,9 1,3 88,0 -- -- 76,1 ± 0,3



长载型电机：安装尺寸

表格 5- 2 上图中标注的气隙尺寸和电机安装尺寸

额定气隙带次级部件

盖板

额定气隙不带次级部件

盖板

电机安装尺

寸带精密冷却

器，带次级

部件冷却器

电机安装尺

寸，带精密

冷却器，不

带次级部件

冷却器

电机安装尺

寸，不带精

密冷却器，

不带次级部

件冷却器

电机安装尺

寸，不带精

密冷却器，

带次级部件

冷却器

安装尺

寸误差

1FN3..-xN [mm]

[mm]

h M1 [mm]

h M2 [mm]

h M3 [mm]

h M4 [mm]

[mm]

1FN3050 1FN3100

0,9 1,3 74,3 71,3 59,4 62,4 ± 0,3

1FN3150 0,9 1,3 76,3 73,3 61,4 64,4 ± 0,3

1FN3300 0,9 1,3 92,9 89,9 78 81 ± 0,3

1FN3450 0,9 1,3 94,9 91,9 80 83 ± 0,3

1FN3600 0,9 1,3 99,9 -- -- 88 ± 0,3

1FN3900 0,9 1,3 101,9 -- -- 90 ± 0,3

注意

若空隙小于额定空隙，则电机故障的风险会相应提升。不建议减少安装尺寸。增大安装尺寸可使电机更牢固。

安装 5.4 电机装入步骤


5.4 电机装入步骤

一般方法

通过三种不同的方法可以把直线电机装入机床：

● 用分段式次级导轨安装

● 通过导入滑块来安装

● 通过套装电机各部分来安装

将次级部件磁板分为两段来安装电机

将次级导轨分为两段来安装电机是最简单的安装方式。前提条件是：整条次级部件磁板能

分为两段，其中每段至少达到滑块的长度。安装作业是在次级部件磁力的相反方向上进行的。

操作步骤

① 安装滑块（包括直线导轨）和初级部件

② 将滑块推向一侧，并在另一侧安装次级部件。对齐次级部件磁板并按规定扭矩拧紧固定螺钉

警告在将初级部件推向次级部件磁板（第 3 步）时，注意次级部件对初级部件有吸力。请小心压伤！请确保您的手指未伸入危险区域！



③ 将滑块推到安装完毕的次级部件磁板上方。引力由直线导轨承受。

④ 安装另一部分的次级部件磁板。同样，对齐导轨并按规定扭矩拧紧固定螺钉。



通过拉入滑块来安装电机

如果次级部件磁板不能分为多段，例如：因为次级部件磁板的总长过小或者电机为双面电

机，则可将电机的可移动部件（滑块）拉到一个装有电机固定部件的固定箱体中，见下

图。为此通常会使用特殊的引入装置。

图 5-2 将次级部件拉入双面电机中

警告采用此方案时，电机次级部件会对初级部件会产生吸力。请小心压伤！必须将滑块在导轨上后再将它拉入磁性组件内。注意，在将电机的磁性组件拉入固定电机部件的磁场范围前，必须核实导轨以及支撑

（电机轴承）能正常工作。



逐个安装各电机部分

在第三种安装方法中，初级部件和次级部件磁板之间安装了一块非磁性垫隔板。它可以防止初级部件被次级部件牢牢吸住而无法移动。隔板必须由非磁性材料制成，厚度大约为 20 毫米。

接着将滑块推至初级部件的上方，将两者用螺钉固定在一起。此方案在几种方案中难度最

大。仅在无法采用其他方案时才使用此方案。

警告在装入初级部件时，次级部件会对它产生高达 30kN 的引力。请小心压伤！此安装方式需要准备一个可以下调初级部件位置的装置。必须选择合适刚性的固定板和合适长度的固定螺钉，使初级部件装好后可以在磁力作用

下被顶起。

操作步骤

① 安装次级部件磁板

② 将初级部件以及隔板放在次级部件磁板上

警告将初级部件放到次级部件上时请小心压伤！请勿将初级部件直接放在次级部件上，两者之间务必要装入由非磁性材料制成的隔板

（例如：硬木制的木板）。

将初级部件以及隔板放在次级部件磁板上，调整到和导轨平行的位置。



③ 安装滑块用相同的扭矩拧紧滑块的固定螺钉后，初级部件在磁力作用下被顶起，之后可以取出隔

板。下调整个滑块单元的位置，使初级部件和次级部件之间的气隙达到额定值。

安装 5.5 单个电机组件的安装


5.5 单个电机组件的安装

安装次级部件

用固定螺钉将次级部件机械固定在床身上。将选配的内装式冷却型材放在次级部件和床身之间，同次级部件一起用螺钉固定在床身上。不带次级部件冷却器的安装尺寸少了一个冷却型材的高度。

说明用于将次级部件固定在床身上的固定螺钉的圆柱部分不允许触及螺纹。必要时要降低床身上的钻孔。

次级部件上的字母 N 必须朝着相同的方向，参见下图。

图 5-3 1FN3 系列电机次级部件上 N 的位置

次级部件的拧紧顺序参见下图。

图 5-4 1FN3 系列电机次级部件的拧紧顺序



危险使用去掉包装的次级部件会提高压伤风险！请务必注意带永磁体的组件的操作说明！

安装次级部件冷却器

选购了次级部件冷却器时，在安装次级部件之前必须事先安装冷却型材和次级部件端盖。

要安装次级部件端盖必须首先拆除楔子。楔子的固定螺钉是柱头螺钉（内六角，DIN 7984 M3x6）。您也可以使用十字螺钉 H1（DIN 7985 M3x8）。下表列出了固定螺钉的数目。

次级部件端盖的固定螺钉与次级部件的固定螺钉是一样的。

表格 5- 3 次级部件端盖上楔子的固定螺钉数目

1FN3…

050 100 150 300 450 600 900

导流型端盖（导轨起始端） 4 6 6 6 8 -- --

导流型端盖（导轨末端） 4 6 6 6 8 -- --

分流型端盖 4 6 6 6 8 10 14

盖板固定型端盖 2 5 5 6 7 -- --

使用带有插头的冷却型材时，请采取以下措施：

1. 首先只使用几个螺钉稍稍固定冷却型材，以确保床身内的所有螺纹可见。之后必须再次拆除螺钉，所以没必要将它们拧紧！

2. 将不带楔子的 1 号次级部件端盖轴向推到冷却型材的插头上

3. 旋入 1 号次级部件端盖的固定螺钉，但不要拧紧。

4. 将不带楔子的 2 号次级部件端盖轴向推到冷却型材的插头上

5. 旋入 2 号次级部件端盖的固定螺钉，但不要拧紧。

6. 拧紧次级部件端盖的固定螺钉

7. 必要时检测冷却回路的密封性（最大 10bar 压力检测）。

8. 再次检查是否所有床身上的螺纹都可见。



9. 将次级部件和冷却型材固定在一起，再此之前拆除用于固定的螺钉！

10. 如果没有选购次级部件盖板，便可以在次级部件端盖上装入楔子。

说明如果过早的拆除了固定螺钉，冷却型材会在自身的重力作用下导致变形，尤其是在次

级部件磁板垂直放置时，有时也会导致插头过载。因此，在次级部件磁板垂直放置时一定要逐步拆除冷却型材的固定螺钉。

下图展示了冷却型材和分流型端盖的位置以及安装时如何固定。

图 5-5 冷却型材和分流型端盖的位置（不带固定螺钉的图示）

安装次级部件盖板

次级部件盖板用来保护次级部件磁板。其安装方式取决于盖板的型号。有两种型号可供选

用：

● 整段式盖板

● 分段式盖板

整段式盖板

在某些应用场合中，分段式盖板的接缝中可能会堆积灰尘或其他异物。在这些场合中更适

宜采用整段式盖板。

注意

电机内的异物可能导致电机功能异常和磨损！不管是否使用整段式盖板，都必须采取适宜的措施尽量防止异物进入电机内部。加装挡板不足以阻止异物进入初级部件与次级部件之间的气隙内，我们也不推荐。

如果次级部件磁板比较长，那么整段式盖板相对于分段式盖板而言价格更高。



如果轴的运动行程大于滑块长度的两倍，则需要进行以下操作：

1. 将初级部件安装在滑块下方。

2. 将滑块推向运动行程的一端，将次级部件安装在运动行程中心到另一端的某个位置上。

3. 在整段式盖板上作好两个标记，标记之间的距离为装好的次级部件的长度再加上一段长度余量。

4. 将盖板从下方整个穿过初级部件，推向次级部件，直到标记位于次级部件的上方。

5. 将滑块推到盖好盖板的次级部件上。磁力由导轨承受。

6. 小心地上调盖板的高度，在盖板下方安装剩下的次级部件。

7. 将另一半次级部件盖板放在次级部件磁板上

8. 用楔子固定好次级部件的两个端盖。

如果轴的运动行程小于滑块长度的两倍，或者不方便安装次级部件盖板，则需要进行以下

操作：

1. 拆下滑板，然后安装次级部件。

2. 先将磁性盖板一端放在次级部件上，再将另一端放在次级部件上，然后用楔子将盖板两端和次级部件端盖固定在一起。

3. 将初级部件、隔板和拆卸装置放在次级部件磁板上。

4. 将滑块安装到导轨上。将滑块滑到初级部件上方，对准初级部件的固定孔。

5. 用拆卸装置将初级部件和次级部件磁板拆开，然后将初级部件和滑块固定在一起

分段式盖板

分段式盖板的安装原则上要比整段式盖板简单：

1. 安装第一段盖板：从上方倾斜放入盖板，放入时盖板一端与最后一块次级部件的外边沿大约成 45 度角，然后降下盖板另一端，使盖板和次级部件磁板对准。下降时，一旦盖板感受到磁力就马上释放，然后自行进入正确位置。

2. 检查盖板位置是否正确：第一段盖板应当到达次级部件的中间位置。

3. 按照第一段盖板的方法安装剩下的盖板。

下图展示了安装步骤 1 和 3。



图 5-6 分段式盖板上第一段盖板的安装

图 5-7 分段式盖板上下一段盖板的安装

我们建议次级部件的接缝和分段式盖板的接缝错位排列，见第 2 步。这样一来，次级部件磁板就能更好的防尘，分段式盖板也能更好地接合。如果次级部件磁板两端的盖板长度不是次级部件长度的整数倍，而是 n+0.5 倍，就能轻松实现接缝的错位排列，参见下图。



示例：分段式次级部件盖板的位置

要拆卸分段式盖板时，只需抓住盖板的一条边缘，向上提起即可，见下图。

图 5-8 分段式盖板的拆卸

安装初级部件

初级部件是通过它背面的螺纹孔固定的。需要注意的是：初级部件的连接侧通常应与次级部件上的北极标识“N”对着同一个方向。

小心固定螺钉的错误拧入深度可能导致电机组件受损；电机组件没有牢固固定在机器上时会

导致机器工作异常。请注意固定螺钉的最大和最小拧入深度！



安装霍尔传感器盒

小心霍尔传感器盒的错误安装可能会导致电机运行不受控制，某些条件下还会导致机器受

损。霍尔传感器盒的精确安装尺寸在第 16 章中进行了说明。初级部件和霍尔传感器盒的间距可以超出规定的最小间距，但超出量必须是整数倍的极

对宽 2τM，该倍数在图纸中标为计数系数 NP。

电缆引出方向和霍尔传感器盒内部霍尔传感器的排列有固定关系。因此在安装霍尔传感器盒时要阅读相应的安装图纸，注意它本身的安装位置以及它与初级部件的之间的相对关

系。

说明如果在一个驱动系统上运行了多个初级部件（例如：PARALLEL 排列时），那么作为主电机工作的初级部件对霍尔传感器盒的安装起决定作用。

霍尔传感器盒的固定装置按以下条件安装：传感器盒上边缘和初级部件下边缘之间保持 x=35mm 的间距，参见下图。

图 5-9 霍尔传感器盒（HSB）的安装图纸

霍尔传感器盒的电缆可以被拖曳，因此可以放入拖链中。


连接 66.1 连接冷却回路

连接技术

在连接冷却回路时要注意以下几点：

● 所有连接管道应为柔性，比如：软管

● 使用的所有材料必须适应周围的主要环境条件

● 所有材料要相互兼容

● 严格遵守制造商的安装尺寸说明

连接的前提

所有初级部件主冷却器和精密冷却器的连接都要按照 DIN 2999 用 G1/8 管螺纹来进行。需要使用相应的连接件来进行软管连接。

小心只许使用全新的连接件！连接件的材料和密封性必须用所用的冷却液进行检验！

所用密封材料的特性：

● Viton（氟橡胶）：耐热并耐乙二醇

● 丁腈橡胶：耐 80 °C 以下水温

● 乙烯-丙烯：耐热并耐乙二醇

制造商推荐

在附录中推荐了 1FN3 产品系列的电机冷却连接件的制造商。

安装

一般情况下可以用标准工具安装连接件。



电机滑块上的凹槽

如果在初级部件连接结构在运行方向上超过了初级部件，则安装连接部分时要在冷却接线

上方的机床滑块上做出一个槽，参见下图中的例子。

图 6-1 机床滑块上带槽的冷却连接示例

连接方式

在 1FN3 系列电机上，次级部件冷却器内的冷却介质是通过次级部件端盖流入流出的。如果没有使用整段式次级部件盖板，塑料软管也可直接连接至带有软管嘴的冷却型材上。

塑料软管特性

塑料软管必须耐冷却液腐蚀、柔韧和耐磨。

制造商推荐

在附录中有推荐的塑料软管制造商。



通过次级部件端盖连接冷却回路

如需在次级部件端盖上连接塑料软管，可以使用带螺纹管嘴和固定套管的软管头。当然您也可用软管夹将软管固定在螺纹管嘴上。

在设计冷却回路时要注意软管头或螺纹管嘴的最大外径(12 mm)和最大对边宽度（10）：如果选择了更大的软管头或螺纹管嘴，则需要在次级部件的固定面上进行扩孔。

螺纹管嘴可以借助轴向作用的 O 形环、密封圈或螺纹密封圈和端盖实现密封。推荐使用圆锥形的螺纹管嘴。

制造商推荐

本手册附录中列出了推荐的带螺纹管嘴和固定套管的软管头的制造商。

次级部件端盖上接口的位置

次级部件冷却器上配有 G1/8 螺纹孔用于接入冷却介质，它位于端盖的端面。

使用分流型端盖时，入口在次级部件磁板起始端的端盖上，出口在末端的端盖上，见下

图。

图 6-2 带分流型端盖的次级部件冷却器上连接元件的位置（端面视图）

使用导流型端盖时，出口和入口都位于次级部件磁板起始端的端盖上。

图 6-3 带导流型端盖的次级部件冷却器上连接元件的位置（端面视图）



表格 6- 1 带导流型端盖的次级部件冷却器的接口尺寸（只可用于 1FN3050…450）

电机类型 bKP3 [mm]

1FN3050 40

1FN3100 40

1FN3150 100

1FN3300 50

1FN3450 100

直接连接

如需直接连接塑料软管，可以采购西门子的带软管嘴的冷却型材。软管的内径应为 5 mm。软管和软管嘴用软管夹固定。

连接 6.2 电气连接


6.2 电气连接

6.2.1 安全提示

危险电气设备部件上可能存在危险电压。电击危险！初级部件运动时，电机端子上会产生危险电压。所有和电气部件相关的工作只允许由电气专业人员在零电压和电机停机状态下执行。必须遵守电气设备作业规范。特别要遵守 DIN EN 50110-1 或 BGV A3 的电气设备作业安全规定：

• 断开

• 确保不会重新接通电源

• 确认无电压

• 接地并短接

• 遮盖或屏蔽邻近的带电部件只允许在零电压的状态下在电气设备上工作！注意，应首先连接并最后断开安全引线！所有保护低压回路（PELV）中的电缆，例如：温度传感器电缆，必须满足 DIN EN 61800-5-1 中关于保护隔离的要求。

危险如果直接驱动连接错误，则可能会导致人身伤亡（电击）以及/或者财产损失。只能按照操作说明来连接电机。不允许把电机直接连接在交流电源上。请注意所用驱动系统的相应参考资料！

危险初级部件相对次级部件的每次运动都会在电机接口上产生感应电压。小心电击危险！电机的电缆接口必须按照规定连接或绝缘。



针对剩余电压的保护措施

危险由于电机接线上剩余电压存在电击的危险！闭合电源时，电机的激活部件可能会产生一个大于 60 μC 的电负载。此外，断开时裸露的电缆尾端（如拔掉连接器时）上可能会存在超过 60 V 的电压，可持续 1 s。因此要找到解决针对剩余电压的保护措施！

危险电击危险！电机故障时，温度传感器的连接插头或温度传感器的电缆末端会有和变频器直流母线电

压一样高的电压。对于温度传感器（PTC 和 KTY）电缆，在电机外部根据 DIN EN 61800-5-1（原来的安全电气隔离，根据 DIN EN 50178）必须遵守电缆回路的保护隔离规定。



6.2.2 电机上的电气连接

初级部件内部布线

下图显示了初级部件的内部布线。

图 6-4 初级部件内部布线

集功率线与信号线于一体的电缆（通常只适用于重载型电机）

这种电缆通常只适用于重载型电机。在必要情况下也可以改装电缆以适用长载型电机。该电缆包含 4 根功率芯线（3 根相线和 PE 线）和用于传送温度传感器的 2x2 信号芯线，直接连接到集成的连接器上。在电缆末端使用了弯曲的环形电缆终端。

下图显示了此种预制电缆和电机的接线图。

图 6-5 整体电缆和电机的接线图



图 6-6 连接器的引脚布局

在电机侧，电缆必须用金属的 EMC 电缆固定头固定住。这使得电缆在所有方向上的弯曲度都比较小。

西门子“Motion-Connect”电缆不仅有带直电缆固定头和连接器的预制型适配电缆 6FX7002-5LMx0，也有不带连接器的电缆 6FX7002-5LMx5 。使用弯曲的环形电缆终端和集成有 EMC 屏蔽端子的电缆固定头可将电缆更快地连接至电机。订货号请参见产品样本或访问网址 https://eb.automation.siemens.com，搜索 “Motion-Connect”。

https://eb.automation.siemens.com



单独的 2 条电缆：一条功率电缆加一条信号电缆（通常可适用于重载型电机和长载型电机）

这种连接方式适用于两种电机规格，采用两条单独的电缆：一条 4 芯功率电缆（3 根相线和 PE 线）和一条传送温度传感器 2x2 信号电缆。电缆连接到电机的连接器上。电缆通过二个公制电缆固定头引入连接器。

图 6-7 2 条电缆和电机的接线图

图 6-8 信号连接器的引脚布局



图 6-9 功率连接器的引脚布局

1FN3050

1FN3050 型电机发货时带有两条固定连接的电缆：一条功率电缆和一条信号电缆。您可以选配 0.5 米长带连接器（1 号或 M17）的预制电缆或 2 米长不带连接器的电缆。

1FN3100 - 1FN3900

在 1FN3100 - 1FN3900 型电机上，功率电缆和信号电缆分开穿过一个带有公制电缆固定头的盖板，直接连接到内置的连接器上。

该尺寸的重载型电机还可以使用整体电缆。整体电缆穿过一个带有电缆固定头的盖板连接到连接器上。

采用单独的功率电缆和信号电缆可简化编码器模块（比如 SME 12x）上的电气连接，并且可避免使用端子排。



电缆的芯线数和横截面

电机连接电缆中的功率电缆须有四根芯线，信号电缆也须有四根芯线。每根信号芯线的横

截面为 0.5 mm2。功率芯线的横截面视电机的额定电流而定：根据 DIN EN 60204-1（布线方式 C），电机的额定电流必须小于电缆的载流能力。下表中为各种功率芯线横截面所允许的最大电机额定电流。

表格 6- 2 不同功率芯线横截面允许的最大额定电流

功率芯线的横截面 2.5 mm2 4 mm2 6 mm2 10 mm2 16 mm2 25 mm2

允许的最大额定电流 21 A 28 A 36 A 50 A 66 A 84 A

注意

大电缆横截面的连接电机的连接器中不能接入横截面大于 16 mm2 的电缆。如果电机的额定电流要求横截面为 25 mm2 的功率芯线，请与西门子办事处联系。

连接器

说明安装了初级部件后，连接器不易操作。因此我们建议首先将不带连接器的电缆预先连接到初级部件上，然后将电缆引到一个易接近的端子上。

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直线电机 SIMOTICS L-1FN3 - Siemens...直线电机 SIMOTICS L-1FN3 操作说明, 03/2012, 6SN1197-0AF01-0RP0 5 引言 1 本操作说明是电机的操作说明，提供从电机交付到废弃物处理等一系列相关信息。