永磁同步电机——引领电主轴新一代技术变革

　　永磁同步电主轴是数控机床的核心功能部件，其性能的优劣直接影响着数控机床的加工精度，决定其生产效率和良品率。而作为电主轴驱动系统的关键和核心，永磁同步电主轴内置电机担当着驱动系统动力执行部件这一重要角色，其性能直接影响到数控机床的动态刚性、加工精度、加工速度、振动和噪声等关键技术指标，故电机对于机床的性能、结构布局和制造成本均具有很大的影响。

　　因感应电机结构简单，设计方法成熟、控制方便、易于弱磁调速，故在目前的数控机床电主轴的应用中仍然占据主流地位。

　　感应电机虽应用广泛，但却存在以下问题：

　　1、功率因数和效率较低，需要较大容量的驱动器；

　　2、转矩密度低，需要较大安装空间；

　　3、低速力能特性差；

　　4、感应电机转子存在非常严重的发热问题，因转子参数随温度而变化，进而影响电机的控制精度，降低加工精度；同时，当热量传到主轴上会大大影响工件的加工质量。故感应电机对冷却结构的设计有着较高的要求。

　　因此，研发具有宽调速范围和低速大转矩，满足高档数控机床性能要求的永磁同步电机无疑是突破窠臼，引领电主轴技术变革的不二选择。

　　何为永磁同步电机？

　　永磁同步电机，英文名称为Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM，指的是由永磁体直接产生磁场的交流电机。

　　永磁同步电机四大优势

　　一、电机体积较小、重量轻

　　近年来随着高性能永磁材料的不断应用，永磁同步电机的功率密度得到很大的提高，相同体积下永磁同步电机输出扭矩约是感应电机的1.7倍。

　　二、调速范围宽

　　基于特殊结构设计的永磁同步电机，可在恒转矩运行时采用最大转矩/电流控制策略，而恒功率运行时采用弱磁控制策略，可获得良好的调速运行特性，成功实现了超过5倍的弱磁调速范围；

　　三、转动惯量小，可获得较高的加速度，动态性能好

　　四、过载能力大

　　永磁同步电机转子无滑差，当进行刚性加工时，不会产生由于转速波动而带来的表面效果加工异常。

　　永磁同步电机在电主轴系统中的应用

　　尽管永磁同步电机相比感应电机存在以上诸多优点，但想要将永磁同步电机应用在高速电主轴中并完美发挥其性能特点，仍存在着诸多困难与障碍。

　　在主轴驱动应用中，对电机的恒定功率速度运行范围有较高要求。目前在这一领域的主流仍旧是感应电机，其在恒定功率运行范围内采用弱磁控制方法。显然这一方法并不适用于永磁同步电机。

　　永磁同步电机的转子磁场乃是由永磁体产生，其磁场是固定无法直接调节的，只能利用直轴电枢反应去磁效应，通过调节电机定子电流的相位来产生一个电流去磁分量，逐步削弱气隙磁场，从而达到调节磁场的目的。我们称之为弱磁。