高速電機概況
高速電機2電主軸軸承的選擇及其預緊技術用在高速主軸單元上的軸承主要有角接觸球軸承、磁懸浮軸承、水基動靜壓軸承、空氣動靜壓軸承等。磁懸浮軸承由於價格昂貴，控制系統複雜，發熱問題難以解決，因而還無法在高速主軸單元上推廣套用。水基靜壓軸承是目前國內較熱門的研究課題之一，它是利用水具有熱容量較大、軸承溫升較小的特點，部分解決了普通動、靜壓軸承發熱嚴重的問題，主要用在低速重載場合。空氣動靜壓軸承徑向剛度低並有衝擊，但高速性能好，一般用在超高速、輕載、精密主軸上。角接觸球軸承dn值在2.0×106以下的高速主軸單元中套用，無論是速度極限、承載能力、剛度、精度等各方面均能很好地滿足要求並已標準化，價格低廉，目前90%的主軸組件採用這種類型的軸承。該類型軸承還可通過以下方法來提高性能。
合理潤滑
主軸軸承常見的潤滑方式有脂潤滑、油霧潤滑、油氣潤滑、噴射潤滑及環下潤滑等。
脂潤滑不需任何設備，是低速主軸普遍採用的潤滑方式。dn值在1.0×106以上的主軸，多採用油潤滑的方式.
油霧潤滑是將潤滑油(如透平油)經壓力空氣霧化後對軸承進行潤滑的。這種方式實現容易，設備簡單，油霧既有潤滑功能，又能起到冷卻軸承的作用，但油霧不易回收，對環境污染嚴重，故逐漸被新型的油氣潤滑方式所取代。
油氣潤滑是將少量的潤滑油不經霧化而直接由壓縮空氣定時、定量地沿著專用的油氣管道壁均勻地被帶到軸承的潤滑區。潤滑油起潤滑的作用，而壓縮空氣起推動潤滑油運動及冷卻軸承的作用。油氣始終處於分離狀態，這有利於潤滑油的回收，而對環境卻沒有污染。實施油氣潤滑時，一般要求每個軸承都有單獨的油氣噴嘴，對軸承噴射處的位置有嚴格的要求，否則不易保證潤滑效果，油氣潤滑的效果還受壓縮空氣流量和油氣壓力的影響。一般地講，增大空氣流量可以提高冷卻效果，而提高油氣壓力，不僅可以提高冷卻效果，而且還有助於潤滑油到達潤滑區，因此，提高油氣壓力有助於提高軸承的轉速。
實驗表明，加大壓力比採用常規壓力進行油氣潤滑可使軸承的轉速提高20%。噴射潤滑是直接用高壓潤滑油對軸承進行潤滑和冷卻的，功率消耗較大，成本高，常用在dn值為2.5×106以上的超高速主軸上。
環下潤滑是一種改進的潤滑方式(見圖1)，分為環下油潤滑和環下油氣潤滑。實施環下油或者油氣潤滑時，潤滑油或油氣從軸承的內圈噴入潤滑區，在離心力的作用下潤滑油更易於到達軸承潤滑區，因而比普通的噴射潤滑和油氣潤滑效果好，可進一步提高軸承的轉速，如普通油氣潤滑，角接觸陶瓷球軸承的dn值為2.0×106左右，採用加大油氣壓力的方法可將dn值提高到2.2×106，而採用環下油氣潤滑則可達到2.5×106。採用角接觸陶瓷球軸承圖1 環下潤滑結構簡圖
影響角接觸球軸承高速性能的主要原因是高速下作用在滾珠上的離心力和陀螺力矩增大。
離心力增大會增加滾珠與滾道間的摩擦，而陀螺力矩增大則會使滾珠與滾道間產生滑動摩擦，使軸承摩擦發熱加劇，因而降低軸承的壽命。
為了提高軸承的高速性能，常採用兩種方法:
一是減小滾球的直徑，如採用已標準化的71900系列主軸軸承;
另一種則是採用新型的陶瓷(Si3N4)材料做滾珠，由於Si3N4陶瓷材料的密度僅為軸承鋼的40%，因而這種軸承的高速性能明顯高於全鋼軸承。抑制振動及高速迴轉時滾珠公轉和自轉的滑動，提高軸的迴轉精度等，在主軸上使用的滾動軸承均需預緊。預緊的方式主要有恆位置預緊和恆力預緊。
高速電機嵌線過程工藝守則
一、目的：電機生產過程中根據以往經驗而知，嵌線過程工藝為影響電機質量的關鍵過程，特此制訂本守則目的為提高電機質量和成品率提高。
二、工藝守則：1、嵌線前的操作（1）放置槽絕緣，槽絕緣紙按設計尺寸將兩邊反折，反折長度為（ez+0.5）（cm）（如不採用揩口式槽絕緣則免此工序）然後將絕緣紙縱向揩成“U”形插入槽中。（2）嵌線電機的放置較小的定子由單人操作，這時定子應橫向舟稍偏斜一點放置，偏斜度大小，要便於兩手分別從兩端進入鐵心內腔操作為便。（3）如槽位置的選定原則，電動機定子出線盒端應在操作者的右手一則，1號槽的位置應在嵌線後的引出線位於出口兩側分布，並使之最短。（4）線圈組的放置，工作檯要清掃乾淨，待嵌的絲圈組放在電機的左手側（單人操作），線圈組的放置方向是引線端向著電機鐵心，並使第1個掛線的全匝數線圈疊放在最上面，其餘線圈依連繞的先後順序疊放，嵌線時要將每個線圈向電機方向翻轉。
三、嵌線操作的通用規則與手法：1、線圈的捏扁：（1）縮寬用兩手的姆指導和食指分別抓壓線圈直線轉角部位，使線圈寬度壓縮到進入子內腔時不致碰鐵心。對於節距大的線圈，則將線圈橫著並垂直於台面，用雙手向下壓縮線圈。（2）扭轉把欲嵌線圈的下層邊扎線解開，左手大姆指和食指捍住直線邊靠轉角部分，同樣用右手指捏住上層邊相應部位，將兩邊同向扭轉。（3）捏扁將右手移到下層邊與左手配合，儘量將下層直線邊靠轉角處捏扁，然後左手不動，右手指邊捏邊向下滑動。使下邊層梳理成扁平的一排形狀，如扁度不夠可多梳理幾次。2、下層邊（或沉邊）的嵌入法：右手將捏扁後的有效邊後端傾斜靠向鐵心端面槽口，左手從定子另一端伸入接住線圈，雙手把有效邊靠左段儘量壓入槽口內，然後左手慢慢向左拉動，右手一面防止槽口導線骨出，一面梳理後邊的導線，邊移邊壓，來回扯動，使全部導線嵌入槽內。導線嵌入後，用骨線板將槽內導線單向梳理順直。3、封槽口：一槽導線嵌完後，用雙掌在槽口兩端部按壓，再用壓線板從槽口進入，邊進邊輕輕撬壓，使槽內導線密實，然後才可進行封口操作。1、揩邊式絕緣封口：（1）用長剪刀把凸出槽口的絕緣紙齊平口剪去；（2）用捲紙劃片把槽口左邊的絕緣紙卷折入槽內右邊；（3）用壓線板將其壓實後再將右邊絕緣紙卷折入槽左邊；（4）再用壓線板邊壓邊移的同時，插入槽楔。2、槽封式絕緣封口：（1）用壓線板將槽內導線壓平後插入槽口封條；（2）壓線板在封條上邊移邊壓，並將槽楔順勢推入。
高速電機套用前景
（1）高速電機在空調或冰櫃的離心式壓縮機等各種場合得到套用，而隨著科學技術的發展，特殊要求越來越多，它的套用也會越來越廣泛。（2）隨著汽車工業混合動力汽車的發展，體積小，重量輕的高速發電機將會得到充分的重視，並在混合動力汽車，航空，船舶等領域具有良好的套用前景。（3）由燃氣輪機驅動的高速發電機體積小，具有較高的機動性，可用於一些重要設施的備用電源，也可作為獨立電源或小型電站，彌補集中式供電的不足，具有重要的實用價值。由於高速電機轉子上的離心力與線速度的平方成正比，高速電機要求具有很高的機械強度；又由於高速電機頻率高，鐵耗大，在設計時應適當降低鐵心中的磁密，採用低損耗的鐵心材料。軸承的研究也是與高速電機密不可分的內容，因為普通軸承難以承受在高速系統中承受長時間運行，必須採用新材料和新結構的軸承。目前人們正在研究的類型有氣動軸承及磁力軸承。高速電機可以有多種結構形式，如感應電機、永磁電機和磁阻電機等。電機在高速鏇轉時的離心力很大，當線速度達到200m/s以上時，常規疊片轉子難以承受高速鏇轉產生的離心力，需要採用特殊的高強度疊片或實心轉子。在轉子動力學發展的近百年的歷史中，出現過很多計算方法，發展到今天，現代的計算方法主要可以分為兩大類：傳遞矩陣法和有限元法。有限元法的運動方程表達方式簡潔，規範，在求解轉子動力學問題或轉子和周圍結構一起組成的複雜機械系統的問題時，有很多優點。有限元法對複雜轉子系統剖分龐大，計算結果比傳遞矩陣法準確，然而計算耗時長，占用記憶體大。現代計算機技術的發展，給有限元法提供了良好的硬體技術，目前，有限元方法得到了廣泛的套用。總而言之，國外對高速電機及相關技術的研究比較早，已經取得了很多的研究成果，而且隨著新材料的不斷出現，加工工藝的不斷改進，技術必將以更快的速度向前推進。國內對高速電機的研究還不是很多，基本上限於功率較小的發電機或電動機。對於高速電機，用維修普通電機的一般方法維修，未必能修好，修好後，未必能長時問使用。根據國內外實踐經驗．介紹一下轉速為2O000RPM高速電機與一般低速電機不同的維修方法。l判斷是否需要拆卸電樞觀察電機運轉時碳刷與換向器之間是否產生火花，出現火花的程度，(I)是無任何火花．說明碳刷與換向器都正常，無需修理；(2)只是有2～4個極小火花．這時仔細觀察換向器表面若是平整的．大多數情況可不必修理；(3)除r有4個以F的極小火花，另有1～3個大火花，則不必拆卸電樞，只需用砂紙磨碳刷換向器；(4)如果出現4個上的大火花，則需要用砂紙磨換向器，甚至要認真地將換向器進行車加這時必須把碳刷與電樞拆卸下來．當然一巨換向器被加工後，就一定要換碳刷磨碳刷。2拆卸高速電機的方法因為在拆卸端蓋與電樞時．振動會把碳刷損壞，所應首先把碳刷從碳刷糟中取出。又固為兩個碳稽與挾向器的夾角未必相同，為確保在安裝時能恢復原樣，左右碳刷不會裝反，必須在取出碳刷之前．給左右碳刷做好記號．另外切記不要碰壞碳與換向器的接觸面。高速電機的一端，一般有一個散熱風痢，在另一端也許會有一個測轉速用的磁鋼或測速環在拆卸散熱風扇葉與磁鋼或測速環時一定要小心翼翼，不能把風扇的崩葉、測速磁鋼碰壞。其次要在風扇軸套或在磁鋼軸套與軸之間也傲一個記號，以便修理完畢後可以按原來的標記位置安裝因為高速電機的動平衡試驗是帶著扇葉或測速環(測速磁鋼)作的，所以組裝時，必須按拆卸時的記號組裝這一點在一般電機修理中是無關緊要的小事，I面在高速電機的修理中可事關大局。因為一旦損壞測速環或風扇片．或段有按記號組裝，即使其它部分修理得很好．組裝之後，在高速運行時也可能會引起整機的不平衡振動。拆卸高速電機時不可用錘子、沖子⋯等硬敲硬撬要用拉馬，使用拉馬時要注意：拉嗎的頂尖要直接頂在頂尖眼上．要在拉馬頂尖與頂尖眼之同墊一保護墊，其目的是保護電樞軸上的頂尖眼避免損壞。固定電摳兩端的端蓋，在拆卸之前一要在七下端蓋上做上記號．以便修理後按原樣裝J：。拆卸r電樞上的軸承應小心清洗，清洗時用乾淨的航宅汽油，待汽油乾後再用7014(或7018)軸承潤滑脂填滿軸承室(高速電機的軸承不能用普通黃油、二硫化鉬)．放在乾淨的地方待用；如果換向器的表面平整而且有一層紫色的光澤，這是氧化層可以保護換向器的表面，用揉軟的毛刷除去表面的粉末即可
高速電機的注意要點
1、確認主軸套筒所須的循環冷卻水已開通，冷卻水的溫度一般不要超過35℃，但也不宜過低，不宜直接接用自來水，因水溫過低會造成主軸電機內部熱空氣遇冷而形成凝水影響絕緣和軸承生鏽，冷卻水流量一般可在3-6L/MIN，冷卻水應乾淨無雜屑以防堵塞通道。冷卻水箱中水量約60L—100L，建議水泵用AB-25或AB-50。進出水口不能相距太近，必須使水在箱內有一冷卻過程，力求使進出口水溫差能達到2—3℃，要避免造成熱水循環而達不到冷卻效果。
2、確認電源電壓，頻率與主軸匹配關係正確，按主軸名牌數據或產品檢測報告中提供的電壓與頻率對應關係設定變頻器的U/F曲線，主軸插頭座的4號芯接地，3、2、1號芯接變頻器的U、V、W。啟動時應先點動，查看主軸方向（從軸伸端看主軸應逆時針鏇轉），若反轉應即關車，切斷電源，將三根進線中的任意兩根對調即可。
3、對新啟用的主軸電機宜先進行低速運行，建議先半速運行0.5-2小時，然後再進入高速。一般用調頻調壓方式啟動主軸電機，應盡力避免突加滿壓啟動。啟動時間約10秒左右完成。
