主軸電機(jī)功率、扭矩、轉(zhuǎn)速關(guān)系

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1、AC主軸伺服電機(jī)及變頻調(diào)速電機(jī)1.電機(jī)的功率負(fù)載特性一般驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作的回轉(zhuǎn)電機(jī)有以下三種常用的功率負(fù)載特性（可參考標(biāo)準(zhǔn)：GB755-2008或IEC60034-1:2004，即旋轉(zhuǎn)電機(jī)定額和性能）。(1)連續(xù)工作制（S1）：是指該電機(jī)在額定工作條件和負(fù)載條件下允許長(zhǎng)時(shí)間、不間斷的工作。(2)短時(shí)工作制（S2）：是指該電機(jī)在規(guī)定的短時(shí)間內(nèi)允許超出額定功率進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)工作，其超載時(shí)間優(yōu)先采用10、30或60分鐘等。(3)斷續(xù)工作制（S3）：是指該電機(jī)應(yīng)按一定的通、斷周期進(jìn)行工作，以保證電機(jī)在大電流、超載情況下不致因電機(jī)溫度過(guò)高，擊穿絕源而燒壞。在S3工作制下工作的電

2、機(jī)允許的每一通、斷工作周期為10分鐘，例FANUCAC主軸電機(jī)規(guī)定在50%ED率下（S3工作制），其循環(huán)時(shí)間周期為10分鐘（即ON：5min，OFF：5min）。ED的意思是負(fù)載持續(xù)率（額定負(fù)載持續(xù)時(shí)間與一個(gè)工作周期時(shí)間之比，用百分?jǐn)?shù)表示），規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)有15%、25%、40%及60%四種，如40%ED表示電動(dòng)機(jī)在10分鐘的一個(gè)周期內(nèi)，運(yùn)行4分鐘，停歇6分鐘。這種工作方式通常適用于升降機(jī)、起重機(jī)等設(shè)備。目前的AC主軸電機(jī)有一個(gè)重要特性就是允許在S2或S3工作制下運(yùn)轉(zhuǎn)，其實(shí)際就是一種短的工作制電機(jī)。如FANUC的α11型主軸電機(jī)的額定連續(xù)輸出功率為11kw。S2

3、工作制下的30分鐘時(shí)間內(nèi)允許的超載功率為15kw。因數(shù)控機(jī)床在實(shí)際超載切削時(shí)每一次走刀時(shí)間很難超出30分鐘，故許多機(jī)床制造廠在標(biāo)定其生產(chǎn)的某型機(jī)床動(dòng)力參數(shù)時(shí)，常用主軸電機(jī)的30分鐘超載功率作為其樣本上標(biāo)示的主軸電機(jī)的主參數(shù)。同樣，進(jìn)行數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者亦充分利用好主軸電機(jī)的這種特性。特別需要指出的是，目前多采用的標(biāo)準(zhǔn)型普通變頻電機(jī)，僅能在S1工作制下工作，不允許超載使用，因此設(shè)計(jì)者選用時(shí)必須注意。但隨著技術(shù)的發(fā)展，最近市場(chǎng)上出現(xiàn)了一種稱(chēng)為“變頻主軸電機(jī)”的新型變頻電機(jī)，其恒功率的拐點(diǎn)轉(zhuǎn)速控制頻率（周波）為33.3Hz，不但大幅降低了電機(jī)的拐點(diǎn)轉(zhuǎn)速，提高了

4、電機(jī)低速時(shí)的特性能力，且允許在S2工作制下進(jìn)行30分鐘超載運(yùn)行，是一種具有良好價(jià)格性能比的新型電機(jī)。第1頁(yè)共3頁(yè)2.電機(jī)的負(fù)載特性及主軸電機(jī)的拐點(diǎn)轉(zhuǎn)速nj無(wú)論AC主軸電機(jī)還是變頻調(diào)速電機(jī)，其在nj拐點(diǎn)轉(zhuǎn)速以上進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速時(shí)均基本為恒功率調(diào)速。即隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，其輸出功率保持基本不變，而電機(jī)的輸出扭矩則隨轉(zhuǎn)速的升高而下降；其在nj拐點(diǎn)轉(zhuǎn)速以下進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速時(shí)，均為恒扭矩調(diào)速，即隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的下降，其輸出扭矩恒定不變，而電機(jī)的輸出功率則隨轉(zhuǎn)速的降低而下降。因此機(jī)床主軸在低速段進(jìn)行粗加工而轉(zhuǎn)速又落入電機(jī)的恒扭矩段轉(zhuǎn)速時(shí)，設(shè)計(jì)者必須認(rèn)真校核此時(shí)電機(jī)的實(shí)際輸出功率能

5、否滿(mǎn)足切削所實(shí)際需要的功率，否則會(huì)出現(xiàn)“悶車(chē)”現(xiàn)象。在我國(guó)，因發(fā)電廠采用50Hz頻率（周波）數(shù)發(fā)電，故對(duì)標(biāo)準(zhǔn)AC主軸電機(jī)（如FANUC的α系列）和標(biāo)準(zhǔn)普通變頻電機(jī)而言，因多采用4極（4P）繞組電機(jī)，則nj拐點(diǎn)轉(zhuǎn)速值應(yīng)為1500r/min。無(wú)論何種調(diào)速電機(jī)，根據(jù)機(jī)床的負(fù)載特點(diǎn)，其nj拐點(diǎn)轉(zhuǎn)速值越低，其與電機(jī)最高轉(zhuǎn)速間的比值越大（恒功率調(diào)速比），則該電機(jī)的力能特性越好。轉(zhuǎn)速與功率關(guān)系（1500轉(zhuǎn)為NJ拐點(diǎn)，低速時(shí)基本為恒扭矩，高速時(shí)基本為恒功率）第2頁(yè)共3頁(yè)扭矩與轉(zhuǎn)速關(guān)系（1500轉(zhuǎn)為NJ拐點(diǎn)，低速時(shí)基本為恒扭矩，高速時(shí)基本為恒功率）功率、扭矩、轉(zhuǎn)速關(guān)系（150

6、0轉(zhuǎn)為NJ拐點(diǎn)，低速時(shí)基本為恒扭矩，高速時(shí)基本為恒功率）第3頁(yè)共3頁(yè)