直流主轴电动机

直流主轴电动机的输出功率要大，因此在结构上不可能做成永磁式的。直流主轴电动机的结构与普通直流电动机的结构基本相同，为他励式。其定子除了主磁极外，还有换向极，增加换向极是为了改善电动机的换向性能。电动机的主磁极和换向极都采用矽钢片叠成。在主磁极上除了绕有主磁极绕组外，还绕有补偿绕组。增加补偿绕组是为了消除转子反应磁动势对气隙主磁通的影响，改善电动机的调速性能。

直流主轴电动机的转子与永磁直流伺服电动机的转子相同，由转子绕组和换向器组成。

直流主轴电动机外壳采取封闭式结构，以适应恶劣的工作环境。电动机采用轴向强迫通风冷却或热管冷却，以改善冷却效果，避免电动机热量传到主轴。电动机尾部同轴安装有测速发电动机等速度反馈元件。

为了满足数控机床对主轴驱动的要求，主轴电动机必须具备下述性能：

(1)电动机的输出功率要大。

(2)在大的调速范围内速度应该稳定。

(3)在断续负载下电动机转速波动小。

(4)加速和减速时间短。

(5)电动机温升低。

(6)振动、噪声小。

(7)电动机可靠性高、寿命长、容易维护。

(8)体积小、重量轻，与机械连接容易。

(9)电动机过载能力强。

直流主轴电动机的结构与永磁式直流伺服电动机的结构不同。因为要求主轴电动机输出很大的功率，所以在结构上不能做成永磁式，而与普通的直流电动机相同，也是由定子和转子两部分组成，转子与直流伺服电动机的转子相同，由电枢绕组和换向器组成。而定子则完全不同，它由主磁极和换向极组成。有的主轴电动机在主磁极上不但有主磁极绕组，还带有补偿绕组。

这类电动机在结构上的特点是：为了改善换向性能，在电动机结构上都有换向极，为缩小体积，改善冷却效果，以免使电动机热量传到主轴上，采用了轴向强迫通风冷却或水管冷却。为适应主轴调速范围宽的要求，一般主轴电动机都能在调速比1：100的范围内实现无极调速，而且在基本速度以上达到恒功率输出，在基本速度以下为恒转矩输出，以适应重负荷的要求。电动机的主极和换向极都采用硅钢片叠成，以便在负载变化或加速、减速时有良好的换向性能。电动机外壳结构为密封式，以适应机加工车间的环境。在电动机的尾部一般都同轴安装有测速发电机作为速度反馈元件。

基本速度以下时的速度均属于恒转矩范畴．通过改变电枢电压的方法来调整速度的变化；同时基本速度以上的属于恒功率范畴，可以通过控制激磁的调速方法来调整速度的变化。恒转矩的速度范围是恒功率的速度范围的1/2。直流主轴电动机的过载能力较好，且大都能过载为连续额定电流的1.5倍。过载的时间因厂家不同有较大的差别。

直流主轴控制系统调压调速部分是由电流环和速度环组成的双环系统。直流主轴电动机的功率较大，主回路功率元件常采用品闸管器件。采用他激式主轴电动机时，由于励磁绕组与电枢绕组之间没有连接关系，所以需要有直流电源来供电。磁场控制回路由励磁电流设定回路、电枢电压反馈回路及励磁电流反馈回路三者的输出信号经比较后来控制励磁电流．电枢电压在210 V以下时，电枢反馈电压低于6.2 V，此时磁场控制回路中电枢电压反馈类似于开路，通过励磁电流反馈作用来保持励磁电流恒定并完成调压调速。电枢电压大于210 V时电枢反馈电压高于6.2 V，励磁电流反馈相当于开路，引入电枢反馈电压形成负反馈。随着电枢电压的提高，调节器即对磁场电流进行弱磁升速，同时让转速提高。