[科普中国]-主轴电动机

机床主传动的工作运动通常是旋转运动，不需要丝杠或其他直线运动装置。随着社会生产率的不断提高，要求进一步的提高机床的生产率和刀具的利用率，对主轴驱动提出了更高的要求。

主轴电动机一般采用光电码器来检测转速和转子位置。检测出来的信号可以作为矢量变频控制的反馈信号，用于磁场定向控制。1

分类直流主轴电动机直流主轴电动机的结构与永磁式直流伺服电动机的结构不同。由于要求有较大的功率输出，所以在结构上不能做成永磁式，而与普通直流电动机相同，也是由定子和转子两部分组成，一般是他激式。转子由电枢和换向器组成，定子南主磁极和换向极组成，有的主轴电动机带有补偿绕组。这类电动机在结构上的特点是：为了改善换向性能，在结构上都有换向极，为缩小体积，改善冷却效果，以免电动机热量传到主轴上，常采用轴向强迫风冷或水管冷却技术。为适应主轴调速范围宽的要求，一般主轴电动机都能在调速比1：100的范围内实现无级调速，而且在基本速度以上达到恒功率输出，在基本速度以下为恒转矩输出，以适应重负载的要求。电动机的主磁极和换向极都采用硅钢片叠成。以便在负载变化或加速、减速时有良好的换向性能。电动机外壳为密封式，以适应恶劣的机加工车间的环境。在电动机的尾部一般都同轴安装有脉冲发生器或脉冲编码器作为速度反馈元件。

交流主轴电动机交流主轴电动机与进给电动机不同，它采用感应电动机形式。这是因为受永磁体的限制，当容量做得很大时电动机成本太高，另外数控机床主轴驱动系统不必像进给伺服驱动系统那样，要求如此高的性能，因此，采用感应电动机完全能满足主轴的要求。作为数控机床的主轴电动机，虽然可以采用普通笼型感应电动机，但一般而言，交流主轴电动机是专门设计的，如为了增加输出功率，缩小体积，都采用定子铁心在空气中直接冷却的办法，没有机壳，而且在定子铁心上加工有轴向通风孔以利于散热，为此电动机的外形多呈多边形而不是圆形。交流主轴电动机的内部结构和普通交流异步电动机相同，定子上有固定的三相对称绕组，转子多为带斜槽的铸铝结构，每个槽内有一根导体，所有导体两端用短路环短接，像是鼠笼。在这类电动机轴的尾部安装有检测用脉冲发生器或脉冲编码器。

数控机床对主轴驱动的要求1)要有较宽的调速范围．数控机床的主传动要保证加工时选用合理的切削用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。

2)数控机床主轴的变速是依指令自动进行的，要求能在较宽的转速范围内进行无级调速，并减少中间环节，简化主轴箱。

3)在整个速度范围内要求主轴均能提供切削所需的功率，并尽可能在全速范围内提供主轴电动机的最大功率，即主轴恒功率范围要宽。

4)要求主轴的正、反向转动时都可进行自动加减速控制，并具有较高的旋转精度和运动精度。2

数控机床对主轴电动机的要求为满足数控机床对主轴驱动的要求，主轴电动机必须具备下述功能。

1)主轴电动机的输出功率要大，因为数控机床上90%以上的切削力都靠主轴电动机提供。

2)在整个调速范围内速度稳定，且恒功率范围宽。

3)在断续负载下电动机转速波动小，过载能力强。

4)加、减速时间短。

5)电动机温升低。

6)电动机振动小、噪声低。

7)电动机可靠性高、寿命长、易维护。

8)电动机体积小、质量轻，与机械连接容易。2

本词条内容贡献者为:

李航 - 副教授 - 西南大学