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。但价格便宜、结构简单，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，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，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，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。

转子装配：1MS310F-6A-A1转子与主轴之间是过盈配合，转子需加热后热装在主轴上，如何解决转子热装问题，以及转子热装后主轴变形的问题是转子装配的关键。安装转子的方法 ：a) 把转子置于准备工作夹具中，O 型圈一端必须处于顶部。b) 将转子放入加热箱加热至180℃-200℃。c) 将主轴垂直装入转子，加上小于50Kg的力使主轴与转子完全压合。

主轴预紧：电主轴突出的问题之一是内藏高速电机的发热，由于主电机旁边就是主轴轴承，电机的发热直接会影响主轴轴承的温升，如果主轴轴承预紧力过大，导致主轴温升过高，会直接降低轴承的工作精度。如果预紧力过小，又会影响主轴的刚度。

那么，生产电主轴的技术难度大吗？对此，有关的回答是否定的。电主轴周延佑指出，由于电主轴的生产是几种技术的综合，因此只具备单种技术的企业并不能生产这一产品，比如一般的轴承厂或是电机厂就不具备生产电主轴的能力。但这并不等于说，电主轴的生产所要求的技术就很高，国内的厂家就不能实现规模生产。周延佑的看法是：“电主轴国产化率低，产品大量从国外进口，出现这种状况，从技术层面来看是一点道理也没有。” 周延佑分析说，电主轴的确需要的是综合技术，但是只要一家企业拥有了其中一种技术，就可以生产电主轴这种产品。