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技术前沿的高速主轴电机

作者:JZ Editor     时间:2021-06-29 22:21     已有 人浏览
  在电机广泛应用的工业时期,人们对电机的高速加工和旋转精度提出了更高的要求,因此,高速主轴电机得以问世。不仅如此,它的振动相较其他电机也更小。那么,什么是高速主轴电机呢?
  
  
  高速电主轴是最近几年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新技术。高速数控机床主传动系统取消了带轮传动和齿轮传动。机床主轴由内装式电动机直接驱动,从而把机床主传动链的长度缩短为零,实现了机床的“零传动”。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,因此可做成“主轴单元”,俗称“电主轴”(ElectricSpindle,MotorSpindle)。
  
  高速电机在以下各方面具有广阔的应用前景:
  
  (1)高速电机在空调或冰箱的离心式压缩机等各种场合得到应用,而随着科学技术的发展,特殊要求越来越多,它的应用也会越来越广泛。
  
  (2)随着汽车工业混合动力汽车的发展,体积小,重量轻的高速发电机将会得到充分的重视,并在混合动力汽车,航空,船舶等领域具有良好的应用前景。
  
  (3)由燃气轮机驱动的高速发电机体积小,具有较高的机动性,可用于一些重要设施的备用电源,也可作为独立电源或小型电站,弥补集中式供电的不足,具有重要的实用价值。
  
  由于高速电机转子上的离心力与线速度的平方成正比,高速电机要求具有很高的机械强度;又由于高速电机频率高,铁耗大,在设计时应适当降低铁心中的磁密,采用低损耗的铁心材料。
  
  轴承的研究也是与高速电机密不可分的内容,因为普通轴承难以承受在高速系统中承受长时间运行,必须采用新材料和新结构的轴承。
  
  高速电机可以有多种结构形式,如感应电机、永磁电机和磁阻电机等。电机在高速旋转时的离心力很大,当线速度达到200m/s以上时,常规叠片转子难以承受高速旋转产生的离心力,需要采用特殊的高强度叠片或实心转子。
  
  在转子动力学发展的近百年的历史中,出现过很多计算方法,发展到今天,现代的计算方法主要可以分为两大类:传递矩阵法和有限元法。
  
  
  有限元法的运动方程表达方式简洁,规范,在求解转子动力学问题或转子和周围结构一起组成的复杂机械系统的问题时,有很多优点。有限元法对复杂转子系统剖分庞大,计算结果比传递矩阵法准确,然而计算耗时长,占用内存大。现代计算机技术的发展,给有限元法提供了良好的硬件技术。
  
  随着现代制造工艺的提升和技术材料的升级,电机的改造也日新月异。现今,高速主轴电机在机床加工、人工智能和机器人研发领域广泛应用。

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