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永磁同步電主軸具有極佳的硬轉(zhuǎn)矩特性,在負(fù)載波動情況下具有較高的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性,可保證刀具或砂輪勻速轉(zhuǎn)動,因此加工零件的表面質(zhì)量高。
異步電機(jī)轉(zhuǎn)子籠條中有很大的感應(yīng)電流,會形成較大的銅損發(fā)熱、使轉(zhuǎn)子與主軸溫度最高可達(dá)200度左右。
主軸受熱變形較大,軸向穩(wěn)定性差,導(dǎo)致表面加工精度低;而永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子無感應(yīng)電流,轉(zhuǎn)子發(fā)熱小,主軸軸向穩(wěn)定性好,因而表面加工精高。
高速電主軸為滿足功率指標(biāo),一般額定轉(zhuǎn)速偏高,導(dǎo)致額定轉(zhuǎn)矩偏小,因此在較大的低速范圍內(nèi)帶負(fù)載能力很差。如果在相同功率下選擇較低的額定轉(zhuǎn)速,則需要較大的額定轉(zhuǎn)矩輸出,電機(jī)體積則大幅度增加。永磁同步電主軸在額定轉(zhuǎn)速以下,嚴(yán)格遵循橫轉(zhuǎn)矩規(guī)律,同等條件下筆異步電機(jī)體積科縮小30%。
永磁同步電機(jī)無需勵磁電流,功率因數(shù)接近1,幾乎全部定子電流用于輸出轉(zhuǎn)矩,因此工作效率較高;而異步電機(jī)需要很大的勵磁電流分量,導(dǎo)致電機(jī)損耗增大,效率降低。一般功率因數(shù)0.3~0.85。永磁同步電機(jī)至少節(jié)能15%以上。特殊情況下,節(jié)能比例更高。
永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子表貼永磁磁鋼,直接形成轉(zhuǎn)子磁場,無需勵磁;而異步電機(jī)轉(zhuǎn)子一般為銅條或鑄鋁鼠籠式結(jié)構(gòu),需通過定子勵磁感應(yīng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場。
為此,冷卻方式對于永磁同步電主軸來說是非常關(guān)鍵的,對于電主軸的整體冷卻,通常有液體冷卻和空氣強(qiáng)制冷卻兩種方式。其中液體冷卻是指在電主軸的內(nèi)部設(shè)計冷卻水循環(huán),在外部配備相應(yīng)的冷卻機(jī)。
這樣就可以使冷卻液體在永磁同步主軸內(nèi)部循環(huán)帶走內(nèi)部熱量,這種冷卻方式的優(yōu)點設(shè)計簡單可靠,冷卻效果較為明顯,缺點就是對主軸軸芯的冷卻效果比較差,而且冷卻機(jī)的成本比較高。
而空氣強(qiáng)制冷卻則是是指在電主軸的殼體與電機(jī)定子之間設(shè)計一個強(qiáng)制對流的通道,電機(jī)的發(fā)熱量通過熱傳導(dǎo)進(jìn)入到強(qiáng)制對流區(qū),最后把熱量帶入空氣中,從而實現(xiàn)電主軸的恒溫工作。
相對比而言,永磁同步電主軸的空氣強(qiáng)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(nèi)部循環(huán)帶走一部分電機(jī)的熱量。
總之,對永磁同步電主軸進(jìn)行冷卻散熱很有必要,尤其是進(jìn)入高溫天氣內(nèi)。