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電主軸三種控制方式的對比分析

 普通變頻為標量驅動和控制，其驅動控制特性為恒轉矩驅動，輸出功率和轉速成正比。普通變頻控制的動態性能不夠理想，在低速時控制性能不佳，輸出功率不夠穩定，也不具備C軸功能永磁電主軸。但價格便宜、結構簡單永磁電主軸，一般用于磨床和普通的高速銑床等。

   矢量控制技術模仿直流電動機的控制，以轉子磁場定向，用矢量變換的方法來實現驅動和控制，具有良好的動態性能。矢量控制驅動器在剛啟動時具有很大的轉矩值，加之電主軸本身結構簡單，慣性很小，故啟動加速度大，可以實現啟動后瞬時達到允許極限速度。這種驅動器又有開環和閉環兩種永磁同步電主軸，后者可以實現位置和速度的反饋，不僅具有更好的動態性能，還可以實現C軸功能；而前者動態性能稍差，也不具備C軸功能永磁電主軸，但價格較為便宜。

   直接轉矩控制是繼矢量控制技術之后發展起來的又一種新型的交流調速技術，其控制思想新穎，系統結構簡潔明了永磁電主軸廠家，更適合于高速電主軸的驅動，更能滿足高速電主軸高轉速、寬調速范圍、高速瞬間準停的動態特性和靜態特性的要求，已成為交流傳動領域的一個熱點技術。

   通過對比可以看出，直接轉矩控制這一控制方式更適合電主軸的驅動，設計的電主軸直接轉矩控制系統具有良好的動靜態特性，將直接轉矩控制方法應用于電主軸驅動控制系統是可行的，較適應高速數控機床驅動控制系統的快速響應要求。

高速電主軸的兩種冷卻方式

  對于電主軸的整體冷卻，通常有液體冷卻和空氣強制冷卻兩種方式。

   (1)液體冷卻是指在電主軸的內部設計冷卻水循環，在外部配備相應的冷卻機,使冷卻液體在主軸內部循環帶走內部熱量。這種冷卻方式的優點設計簡單可靠,冷卻效果較為明顯，缺點是對主軸軸芯的冷卻效果比較差,冷卻機的成本比較高。

   (2)空氣強制冷卻是指在電主軸的殼體與電機定子之間設計一個強制對流的通道,電機的發熱量通過熱傳導進入到強制對流區,把熱量帶入空氣中,實現電主軸的恒溫工作。空氣強制冷卻具有無污染的特點。如果使用靜壓氣體軸承，可以利用靜壓氣體軸承的氣體在主軸內部循環帶走一部分電機的熱量。

冷卻裝置

如果工作時電主軸溫度過高，會對設備造成傷害，為了給高速運行的電主軸散熱，盡快降低工作溫度，通常須要使用循環冷卻劑，循環冷卻劑作用于電主軸外壁，并帶走電主軸的部分熱量；

內置脈沖編碼器

這是一種采用光學傳感器原理的位置檢測元件，可以實現非接觸式的檢測，編碼盤安裝在電機的旋轉軸上，在旋轉中將會自動測定軸旋轉的角度、位置及速度變化，并將檢測結果以電脈沖形式輸出；

電主軸在數控機床中的作用越來越重要，主要是因為現在的機械加工工藝要求的主軸轉速越來越高，因此高轉速越來越成為衡量一個產品水平的標志。誰先采用了更高轉速的主軸，誰便在激烈的競爭中擁有了一張硬牌。因此電主軸發展的趨勢就是：以廠家生產的高質量的電主軸取代各機床廠家自己生產的傳統主軸，從而提高數控機床的轉速，加強數控機床產品的競爭力。

當電主軸處于高速運轉狀態的時候，要保證其剛度以及回轉精度，需要對重要的零件精密加工，甚至需要超精密加工，在裝配主軸零部件的時候，要提高精密度。在主軸單元中，對工件都需要精密加工，包括殼體的加工、軸承座的加工等等都要有較高的精密度，軸承隔圈會隨著主軸高速旋轉，對加工精密度也有較高的要求。另外，在高速電主軸上進行加工刀具的裝配過程中，需要采用先進的工藝技術，且裝配的精密度要符合要求。