什么是电主轴系统?电动机驱动器和主轴控制系统

       什么是电主轴系统?前面我们已经了解过电主轴的基本构成，下面我们讲一下电动机驱动器和主轴控制系统。

       单独的电主轴无法实现其主轴变速的功能，也无法进行正常的运转。除了上述介绍的电主轴本体以外，还有很多附件，如高频装置、润滑装置、冷却装置及换刀装置等，组成电主轴系统，如图1-3所示。

       因此，“电主轴”的概念不应简单地理解为只是一根主轴套筒，一个单独的电主轴也是不全面的，应该是一个完整的、在机床数控系统监控下的子系统。

一、电主轴系统：电动机驱动器

        要实现电主轴每分钟几万甚至十几万转的转速，必须用一高频变频装置来驱动电主轴的内置高速电动机，变频器的输出频率必须达到上千或几千赫兹。无论是普通变频器还是矢量控制驱动器，它们都含有功率电子器件、微电子器件和计算机的硬件（单片机或DSP），也含有各类控制策略的软件等当前最为活跃又仍在迅速发展的高新技术。其技术含量和价格均高于只含定子和转子的电动机，而且功率、转速、转矩等性能指标对价格的影响也较大。

二、电主轴系统：主轴控制系统

        在数控机床中，电主轴通常采用变频调速方法，目前主要有普通变频驱动和控制、矢量控制驱动器的驱动和控制，以及直接转矩控制三种控制方式。

       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，动态性能稍差，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起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，故起动加速度大，可以实现起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，闭环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。

       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高性能交流调整技术，其控制思路新颖，系统结构简洁明了，更适合于高速电主轴的驱动，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，已成为流传动领域的一个热点技术。

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