永磁同步电主轴技术与应用

永磁同步电主轴技术与应用,西安英威腾合升动力科技有限公司2012.3.16,电主轴的典型特征,永磁同步电主轴的基本结构与特点,永磁同步电主轴的关键技术,永磁同步电主轴具体应用介绍,永磁同步电主轴技术与应用,章节标题,电主轴的典型特征,1、直驱电机直接驱动主轴2、高速最高转速18000rpm以上3、调速范围宽零速到最高转速之间任意调节4、转动惯量小速度响应快,永磁同步电主轴的基本结构与特点,异步雕铣机电主轴,永磁同步电主轴的基本结构与特点,永磁同步雕铣机电主轴,永磁同步电主轴的基本结构与特点,永磁同步电主轴的关键技术,1、电机技术电机技术是永磁同步电主轴的核心，正是因为有了永磁同步电机的应用，才使得电主轴具有低速大转矩、高速范围宽、快速正反转切换等突出优点。众所周知，稀土永磁电机的先天优势是低速大转矩输出，这与电主轴所要求的宽调速范围是矛盾的，如何兼顾低速大转矩和较高的工作转速是克服这一矛盾的关键。,永磁同步电主轴的关键技术,带HSK夹头，典型的永磁同步电主轴完整结构,永磁同步电主轴的关键技术,永磁同步电主轴转矩、功率与转速特性曲线，额定转速6000rpm，最高转速40000rpm，恒功率调速比超过1:6。,2、轴承选择轴承是高速电主轴最基本的核心元件之一，也是影响电主轴实际性能的关键因素之一。轴承的选择依据是dmn值，常用的有陶瓷珠角接触球轴承、液体动静压轴承和气浮轴承。最高转速在40000rpm以下，常选用陶瓷珠角接触球轴承，比如大多数数控机床用电主轴；在刚度和精度要求较高的情况下，选择液体动静压轴承，比如高端磨削电主轴；在刚度要求不高，转速60000rpm以上，一般选择气浮轴承，比如PCB板钻孔用电主轴。,永磁同步电主轴的关键技术,永磁同步电主轴的关键技术,3、动平衡校正动平衡校正是确保电主轴品质的关键，电主轴转子的动平衡质量会以二次方的关系影响主轴的动态性能。高速电主轴必须做到G0.4以上的动平衡精度，常用的动平衡机直接对电主轴转子进行动平衡校正，由于驱动转子转动的速度有限（一般在4000rpm以下），很难达到较高的动平衡精度,所以必须在电主轴装配完成后，整机做二次，甚至三次在线动平衡校正。值得一提的是永磁电机由于转子带有强力稀土永磁磁钢，在动平衡机的选择上一定要注意到这一特点，避免动平衡机由于永磁体的磁场干扰而影响平衡效果。,永磁同步电主轴的关键技术,4、润滑方式轴承润滑，尤其是对角接触球轴承的润滑，滚珠表面的油膜寿命就是轴承的寿命。若没有形成良好的油膜，轴承一旦高速运行，立即会造成表面烧伤而报废。所以，润滑不仅仅是方式的选择，关键是如何按最佳的磨合工艺形成良好的油膜。比较常用的润滑方式一是油脂润滑，适合最高转速在24000rpm以下的小尺寸电主轴；二是油气润滑，适合20000rpm以上的电主轴。油脂润滑相对简单，但寿命较短。油气润滑效果好，但结构复杂，成本高。,永磁同步电主轴的关键技术,5、冷却方式作为高速动力源，电主轴中的电机会因为铜损、铁损、涡流等发热，轴承会因为高速旋转的摩擦等因素发热，数控机床加工过程中刀具的发热也会传递到电主轴内部。而且这些发热源，是客观实际存在的，无法消除，很难减弱。所以，冷却必不可少。实践证明，冷却的方式和效果直接影响到电主轴的品质和寿命。事实上，冷却的关键是温度分布的均匀性，如何有效地控制温差变化是冷却的关键。,永磁同步电主轴的关键技术,6、控制策略永磁同步电主轴具体应用中，上述各项关键技术的实施是必要条件，缺一不可。但若想让永磁同步电主轴达到较佳的动态性能指标，控制策略则是不可或缺的充分条件。没有好的控制策略，或者说，没有具备完善控制策略的驱动器，永磁同步电主轴根本无法实现其优越的动态性能输出。,永磁同步电主轴具体应用介绍,加工中心,永磁同步电主轴具体应用介绍,雕铣机,永磁同步电主轴具体应用介绍,钻攻中心机,永磁同步电主轴具体应用介绍,轴承专用磨床,永磁同步电主轴具体应用介绍,多坐标