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电主轴三种控制方式的对比分析

 普通变频为标量驱动和控制，其驱动控制特性为恒转矩驱动，输出功率和转速成正比。普通变频控制的动态性能不够理想，在低速时控制性能不佳，输出功率不够稳定，也不具备C轴功能永磁电主轴。但价格便宜、结构简单永磁电主轴，一般用于磨床和普通的高速铣床等。

   矢量控制技术模仿直流电动机的控制，以转子磁场定向，用矢量变换的方法来实现驱动和控制，具有良好的动态性能。矢量控制驱动器在刚启动时具有很大的转矩值，加之电主轴本身结构简单，惯性很小，故启动加速度大，可以实现启动后瞬时达到允许极限速度。这种驱动器又有开环和闭环两种永磁同步电主轴，后者可以实现位置和速度的反馈，不仅具有更好的动态性能，还可以实现C轴功能；而前者动态性能稍差，也不具备C轴功能永磁电主轴，但价格较为便宜。

   直接转矩控制是继矢量控制技术之后发展起来的又一种新型的交流调速技术，其控制思想新颖，系统结构简洁明了永磁电主轴厂家，更适合于高速电主轴的驱动，更能满足高速电主轴高转速、宽调速范围、高速瞬间准停的动态特性和静态特性的要求，已成为交流传动领域的一个热点技术。

   通过对比可以看出，直接转矩控制这一控制方式更适合电主轴的驱动，设计的电主轴直接转矩控制系统具有良好的动静态特性，将直接转矩控制方法应用于电主轴驱动控制系统是可行的，较适应高速数控机床驱动控制系统的快速响应要求。

高速电主轴的两种冷却方式

  对于电主轴的整体冷却，通常有液体冷却和空气强制冷却两种方式。

   (1)液体冷却是指在电主轴的内部设计冷却水循环，在外部配备相应的冷却机,使冷却液体在主轴内部循环带走内部热量。这种冷却方式的优点设计简单可靠,冷却效果较为明显，缺点是对主轴轴芯的冷却效果比较差,冷却机的成本比较高。

   (2)空气强制冷却是指在电主轴的壳体与电机定子之间设计一个强制对流的通道,电机的发热量通过热传导进入到强制对流区,把热量带入空气中,实现电主轴的恒温工作。空气强制冷却具有无污染的特点。如果使用静压气体轴承，可以利用静压气体轴承的气体在主轴内部循环带走一部分电机的热量。

冷却装置

如果工作时电主轴温度过高，会对设备造成伤害，为了给高速运行的电主轴散热，尽快降低工作温度，通常须要使用循环冷却剂，循环冷却剂作用于电主轴外壁，并带走电主轴的部分热量；

内置脉冲编码器

这是一种采用光学传感器原理的位置检测元件，可以实现非接触式的检测，编码盘安装在电机的旋转轴上，在旋转中将会自动测定轴旋转的角度、位置及速度变化，并将检测结果以电脉冲形式输出；

电主轴在数控机床中的作用越来越重要，主要是因为现在的机械加工工艺要求的主轴转速越来越高，因此高转速越来越成为衡量一个产品水平的标志。谁先采用了更高转速的主轴，谁便在激烈的竞争中拥有了一张硬牌。因此电主轴发展的趋势就是：以厂家生产的高质量的电主轴取代各机床厂家自己生产的传统主轴，从而提高数控机床的转速，加强数控机床产品的竞争力。

当电主轴处于高速运转状态的时候，要保证其刚度以及回转精度，需要对重要的零件精密加工，甚至需要超精密加工，在装配主轴零部件的时候，要提高精密度。在主轴单元中，对工件都需要精密加工，包括壳体的加工、轴承座的加工等等都要有较高的精密度，轴承隔圈会随着主轴高速旋转，对加工精密度也有较高的要求。另外，在高速电主轴上进行加工刀具的装配过程中，需要采用先进的工艺技术，且装配的精密度要符合要求。