Высокочастотный двигатель электрошпинделя

.

Для высокоточной обработки деталей используют специальное устройство, обычно устанавливаемое в шпиндель станка и называемое электрошпиндель. Основное требование к электрошпинделю — чрезвычайно высокая частота вращения (до 120 000 об/мин). Такую скорость вращения магнитного поля можно достичь при частоте питания 2000 Гц, что значительно (в 40 раз) превышает частоту питания асинхронной машины традиционной конструкции. Увеличение частоты питания делает невозможным использование традиционных материалов АД — необходим новый шихтованный магнитонровод статора, набранный из очень тонких пластин. Для увеличения скорости вращения ротора применяют специальные подшипники и вместо ротора с обмоткой типа «беличья клетка» используют «массивный» ротор, который выдерживает значительные центробежные силы. Обмотка ротора отсутствует. Вращающимся полем индуцируются токи в тонком поверхностном слое «массивного» ротора, который одновременно играет роль обмотки и магнитопровода. Используются специальные конструкции, позволяющие получить высокую точность изготовления и сборки машины.

Цилиндрические поверхности под подшипники и «расточка» статора выполняются «за одну установку», что сводит к минимуму неравномерность воздушного зазора и несоосность подшипников. Минимальный радиальный люфт достигается и за счет специальных подшипников. Некоторые производители используют сжатый воздух, подаваемый в зазор между валом ротора и корпусом статора, — воздушный подшипник. Используются специальные решения и для эффективного отвода тепловых потерь. Электрошпиндель комплектуется специальным блоком управления, в котором происходит двухкратное преобразование электрической энергии промышленной частоты в энергию нужной повышенной частоты.

Электронный блок обеспечивает разгон ротора электрошпинделя и двухзонное регулирование частоты вращения, как описано в параграфе 3.12. По мере разгона частота повышается плавно, но определенному алгоритму. Осуществляется так называемый программируемый разгон. Зачастую электрошпиндель комплектуется специальным компрессором, фильтром очистки и радиатором охлаждения воздуха. Сжатый воздух, подаваемый в элсктрошниндель, используется для его охлаждения и для «воздушных подшипников». Решения по подшипниковым узлам, системе охлаждения варьируются в зависимости от требований к конкретному изделию и производственных возможностей изготовителя. Описанные выше решения относятся к наиболее сложным и дорогостоящим изделиям, позволяющим достигнуть предельных параметров для этого тина устройств.