永磁同步电机--电主轴

电主轴是在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的设备，这种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式，使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来，其具有高转速、高精度、低噪音、内圈带锁口的结构特性。现有的车床设备中，机械主轴通常采用异步电机和传动皮带拖动旋转。但上述异步电机驱动方案存在定位精度低、加工效率低、能源浪费严重等问题。

和异步电机相比，内置式永磁同步电机的励磁磁场由永磁体提供，转子不需要励磁电流，因而效率高、功率因数高、力矩惯量比大，定子电流和定子电阻损耗较小，且控制性能较好。此外，内置式永磁同步电机还具有体积小、重量轻等优点。

上述电主轴的内置式永磁同步电机中，主轴套筒与定子固定结构之间间隙配合，即主轴套筒与定子固定结构之间存在间隙，这样，定子的振动会传递到主轴套筒上，引起主轴的整体振动。

电主轴是数控机床的核心功能部件，其性能的优劣直接影响着数控机床的加工精度，决定其生产效率和良品率。而作为电主轴驱动系统的关键和核心，主轴内置电机担当着驱动系统动力执行部件这一重要角色，其性能直接影响到数控机床的动态刚性、加工精度、加工速度、振动和噪声等关键技术指标，故电机对于机床的性能、结构布局和制造成本均具有很大的影响。

因感应电机结构简单，设计方法成熟、控制方便、易于弱磁调速，故在目前的数控机床电主轴的应用中仍然占据主流地位。

感应电机

感应电机虽应用广泛，但却存在以下问题：

一功率因数和效率较低，需要较大容量的驱动器；

二转矩密度低，需要较大安装空间；

三低速力能特性差；

四感应电机转子存在非常严重的发热问题，因转子参数随温度而变化，进而影响电机的控制精度，降低加工精度；同时，当热量传到主轴上会大大影响工件的加工质量。故感应电机对冷却结构的设计有着较高的要求。