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高速电机通常是指转速超过10000r/min的电机。它们具有以下优点：一是由于转速高，所以电机功率密度高，而体积远小于功率普通的电机，可以有效的节约材料。二是可与原动机相连，取消了传统的减速机构，传动效率高，噪音小。三是由于高速电机转动惯量小，所以动态相应快。高速电机正成为电机领域的研究热点。

　　 基于以上优点，高速电机在以下各方面具有广阔的应用前景：

　　（1） 高速电机在空调或冰箱的离心式压缩机等各种场合得到应用，而随着科学技术的发展，特殊要求越来越多，它的应用也会越来越广泛。

　　（2） 随着汽车工业混合动力汽车的发展，体积小，重量轻的高速发电机将会得到充分的重视，并在混合动力汽车，航空，船舶等领域具有良好的应用前景。

　　（3）由燃气轮机驱动的高速发电机体积小，具有较高的机动性，可用于一些重要设施的备用电源，也可作为独立电源或小型电站，弥补集中式供电的不足，具有重要的实用价值。

　　由于高速电机转子上的离心力与线速度的平方成正比，高速电机要求具有很高的机械强度；又由于高速电机频率高，铁耗大，在设计时应适当降低铁心中的磁密，采用低损耗的铁心材料。

　　轴承的研究也是与高速电机密不可分的内容，因为普通轴承难以承受在高速系统中承受长时间运行，必须采用新材料和新结构的轴承。目前人们正在研究的类型有气动轴承及磁力轴承。

　　高速电机可以有多种结构形式，如感应电机、永磁电机和磁阻电机等。电机在高速旋转时的离心力很大，当线速度达到200m/s以上时，常规叠片转子难以承受高速旋转产生的离心力，需要采用特殊的高强度叠片或实心转子。

　　在转子动力学发展的近百年的历史中，出现过很多计算方法，发展到今天，现代的计算方法主要可以分为两大类：传递矩阵法和有限元法。

　　有限元法的运动方程表达方式简洁，规范，在求解转子动力学问题或转子和周围结构一起组成的复杂机械系统的问题时，有很多优点。有限元法对复杂转子系统剖分庞大，计算结果比传递矩阵法准确，然而计算耗时长，占用内存大。现代计算机技术的发展，给有限元法提供了良好的硬件技术，目前，有限元方法得到了广泛的应用。

　　总而言之，国外对高速电机及相关技术的研究比较早，已经取得了很多的研究成果，而且随着新材料的不断出现，加工工艺的不断改进，技术必将以更快的速度向前推进。国内对高速电机的研究还不是很多，基本上限于功率较小的发电机或电动机。

　　对于高速电机，用维修普通电机的一般方法维修，未必能修好，修好后，未必能长时问使用。根据国内外实践经验．介绍一下转速为2O000RPM 高速电机与一般低速电机不同的维修方法。

　　l 判断是否需要拆卸电枢

　　观察电机运转时碳刷与换向器之间是否产生火花，出现火花的程度，(I)是无任何火花．说明碳刷与换向器都正常，无需修理；(2)只是有2～4个极小火花．这时仔细观察换向器表面若是平整的．大多数情况可不必修理；(3)除r有4个以F的极小火花，另有1～3个大火花，则不必拆卸电枢，只需用砂纸磨碳刷换向器；(4)如果出现4个 上的大火花，则需要用砂纸磨换向器，甚至要认真地将换向器进行车加这时必须把碳刷与电枢拆卸下来．当然一巨换向器被加工后，就一定要换碳刷磨碳刷。

　　2 拆卸高速电机的方法

　　因为在拆卸端盖与电枢时．振动会把碳刷损坏，所 应首先把碳刷从碳刷糟中取出。又固为两个碳 稽与挟向器的夹角未必相同，为确保在安装时能恢复原样，左右碳刷不会装反，必须在取出碳刷之前．给左右碳刷做好记号．另外切记不要碰坏碳 与换向器的接触面。

　　高速电机的一端，一般有一个散热风痢，在另一端也许会有一个测转速用的磁钢或测速环在拆卸散热风扇叶与磁钢或测速环时一定要小心翼翼，不能把风扇的崩叶、测速磁钢碰坏。其次要在风扇轴套或在磁钢轴套与轴之间也傲一个记号，以便修理完毕后可以按原来的标记位置安装 因为高速电机的动平衡试验是带着扇叶或测速环(测速磁钢)作的，所以组装时，必须按拆卸时的记号组装 这一点在一般电机修理中是无关紧要的小事，I面在高速电机的修理中可事关大局。因为一旦损坏测速环或风扇片．或段有按记号组装，即使其它部分修理得很好．组装之后，在高速运行时 也可能会引起整机的不平衡振动。

　　拆卸高速电机时不可用锤子、冲子⋯ 等硬敲硬撬 要用拉马，使用拉马时要注意：拉吗的顶尖 要直接顶在顶尖眼上．要在拉马顶尖与顶尖眼之同垫一保护垫，其目的是保护电枢轴上的顶尖眼避免损坏。

　　固定电抠两端的端盖，在拆卸之前一要在七下端盖上做上记号．以便修理后按原样装J：。拆卸r电枢上的轴承应小心清洗，清洗时用干净的航宅汽油，待汽油干后再用7014(或7018)轴承加滑脂填满轴承室(高速电机的轴承不能用普通黄油、二硫化钼)．放在干净的地方待用；如果换向器的表面平整而且有一层紫色的光泽，这是氧化层可以保护换向器的表面，用揉软的毛刷除去表面的粉末即可

三晶S350变频器在高速电机上的应用 

一、方案简述

高速电机一般应用于数控雕刻机、精密磨床及高速离心设备等设备，本方案以数控雕刻机为例来阐述S350变频器在高速电机上的应用。 

二、工艺要求

主轴系统是数控雕刻机的重要组成部件，其性能对数控雕刻机整机的性能有着至关重要的影响。主轴电机多采用两极高速无刷水冷电机，噪音小、切割力

度大，运行转速一般在0～24000RPM，对应的变频器运行频率为0～400HZ。因此系统要求稳速精度高、低速时力矩大、加减速时间短、高速时温升低等来满足高生产效率与加工品质。

三、基本操作及系统原理

1、基本操作

将S350控制方式选择为V/F控制模式，用DCM端子来接收数控系统模拟量信号（0~10V），MI1端子来控制起停，通过MI2~MI4端子来设置生产需要的七段速。MI5端子作为故障输入。

根据现场生产要求，将参数F0.18和F0.19设置成2秒（加减速时间），因运行转速较高，变频器需带制动单元。系统在50HZ，100HZ，200HZ，250HZ，300HZ，350HZ，400HZ这七段速度频率下，运行稳定，400HZ（对应24000RPM）时温升低，可以有效延长电机的寿命。

　　1 概述高速加工技术越来越受到人们的关注，它不仅可获得更大的生产率，而且还可获得很高的加工质量，并可降低生产成本，因而被认为是21世纪最有发展前途的先进制造技术之一。在先进工业国家，此项技术已广泛应用于航空、航天及模具行业。在近五年中，我国的该项技术也取得了长足的进步。是实现高速切削的前提条件，机床的高速化是目前机床的发展趋势。高速机床与虚拟轴机床均为机床突破性的重大变革。无论是普通数控机床还是虚拟轴机床，实现高速化的关键部件仍是主轴单元。主轴高速化常用dn值(dn值是指主轴轴承的平均直径(mm)与主轴的极限转速(r/min)的乘积)来衡量，高速主轴常是指dn值在1.0×106以上的主轴。随着轴承技术，主轴的转速在逐年提高。在资料显示，在80年代，主轴轴承在脂润条件下的dn值最多只能达到0.5×106，但当油气润装置开发出来以后，dn值迅速提高到1.0×106，采用角接触陶瓷球轴承后，主轴轴承的dn值进一步提高到2.0×106。到90年代，采用新的润方式——喷射加滑，使主轴的dn值达到3.0×106。对于转速在10000r/min以上的主轴单元，通过皮带或者联轴器来驱动已不再合适，较合理的方式是采用内装电机直接驱动，即将电机的转子直接安装在主轴上，定子安装在主轴套筒里，做成所谓电主轴的形式。该电主轴具有结构紧凑、易于平衡、传动较率高等优点，是高速主轴理想的结构。电主轴的性能除了受轴承及其加滑技术影响较大以外，还受许多因素的影响，其中包括轴承预紧力的控制、内装电机的发热与冷却、主轴的动平衡、轴上零件的连接等。此外，主轴轴端的设计也是高速电主轴不容忽视的问题。

2 电主轴轴承的选择及其预紧技术用在高速主轴单元上的轴承主要有角接触球轴承、磁悬浮轴承、水基动静压轴承、空气动静压轴承等。磁悬浮轴承由于价格昂贵，控制系统复杂，发热问题难以解决，因而还无法在高速主轴单元上推广应用。水基静压轴承是目前国内较热门的研究课题之一，它是利用水具有热容量较大、轴承温升较小的特点，部分解决了普通动、静压轴承发热严重的问题，主要用在低速重载场合。空气动静压轴承径向刚度低并有冲击，但高速性能好，一般用在超高速、轻载、精密主轴上。角接触球轴承dn值在2.0×106以下的高速主轴单元中应用，无论是速度极限、承载能力、刚度、精度等各方面均能很好地满足要求并已标准化，价格低廉，目前90%的主轴组件采用这种类型的轴承。该类型轴承还可通过以下方法来提高性能。

一、目的：电机生产过程中根据以往经验而知，嵌线过程工艺为影响电机质量的关键过程，特此制订本守则目的为提高电机质量和成品率提高。

二、工艺守则：1、嵌线前的操作（1）放置槽绝缘，槽绝缘纸按设计尺寸将两边反折，反折长度为（ez+0.5）（cm）（如不采用揩口式槽绝缘则免此工序）然后将绝缘纸纵向揩成“U”形插入槽中。（2）嵌线电机的放置较小的定子由单人操作，这时定子应横向舟稍偏斜一点放置，偏斜度大小，要便于两手分别从两端进入铁心内腔操作为便。（3）如槽位置的选定原则，电动机定子出线盒端应在操作者的右手一则，1号槽的位置应在嵌线后的引出线位于出口两侧分布，并使之最短。（4）线圈组的放置，工作台要清扫干净，待嵌的丝圈组放在电机的左手侧（单人操作），线圈组的放置方向是引线端向着电机铁心，并使第1个挂线的全匝数线圈叠放在最上面，其余线圈依连绕的先后顺序叠放，嵌线时要将每个线圈向电机方向翻转。

三、嵌线操作的通用规则与手法：1、线圈的捏扁：（1）缩宽用两手的姆指导和食指分别抓压线圈直线转角部位，使线圈宽度压缩到进入子内腔时不致碰铁心。对于节距大的线圈，则将线圈横着并垂直于台面，用双手向下压缩线圈。（2）扭转 把欲嵌线圈的下层边扎线解开，左手大姆指和食指捍住直线边靠转角部分，同样用右手指捏住上层边相应部位，将两边同向扭转。（3）捏扁将右手移到下层边与左手配合，尽量将下层直线边靠转角处捏扁，然后左手不动，右手指边捏边向下滑动。使下边层梳理成扁平的一排形状，如扁度不够可多梳理几次。2、下层边（或沉边）的嵌入法：右手将捏扁后的有效边后端倾斜靠向铁心端面槽口，左手从定子另一端伸入接住线圈，双手把有效边靠左段尽量压入槽口内，然后左手慢慢向左拉动，右手一面防止槽口导线骨出，一面梳理后边的导线，边移边压，来回扯动，使全部导线嵌入槽内。导线嵌入后，用骨线板将槽内导线单向梳理顺直。3、封槽口：一槽导线嵌完后，用双掌在槽口两端部按压，再用压线板从槽口进入，边进边轻轻撬压，使槽内导线密实，然后才可进行封口操作。1、揩边式绝缘封口：（1）用长剪刀把凸出槽口的绝缘纸齐平口剪去；（2）用卷纸划片把槽口左边的绝缘纸卷折入槽内右边；（3）用压线板将其压实后再将右边绝缘纸卷折入槽左边；（4）再用压线板边压边移的同时，插入槽楔。2、槽封式绝缘封口：（1）用压线板将槽内导线压平后插入槽口封条；（2）压线板在封条上边移边压，并将槽楔顺势推入。

1、因为在拆卸端盖与电枢时，振动会把碳刷损坏，所应首先把碳刷从碳刷糟中取出。又固为两个碳稽与挟向器的夹角未必相同，为确保在安装时能恢复原样，左右碳刷不会装反，必须在取出碳刷之前.给左右碳刷做好记号.另外切记不要碰坏碳与换向器的接触面。

2、高速电机的一端，一般有一个散热风痢，在另一端也许会有一个测转速用的磁钢或测速环在拆卸散热风扇叶与磁钢或测速环时一定要小心翼翼，不能把风扇的崩叶、测速磁钢碰坏。

3、要在风扇轴套或在磁钢轴套与轴之间也傲一个记号，以便修理完毕后可以按原来的标记位置安装。因为高速电机的动平衡试验是带着扇叶或测速环(测速磁钢)作的，所以组装时，必须按拆卸时的记号组装。

4、拆卸高速电机时不可用锤子、冲子等硬敲硬撬要用拉马，使用拉马时要注意：拉吗的顶尖要直接顶在顶尖眼上.要在拉马顶尖与顶尖眼之同垫一保护垫，其目的是保护电枢轴上的顶尖眼避免损坏。

5、衬氟蝶阀固定电抠两端的端盖，在拆卸之前一要在七下端盖上做上记号.以便修理后按原样装。拆卸电枢上的轴承应小心清洗，清洗时用干净的航宅汽油，待汽油干后再用7014(或7018)轴承填满轴承室(高速电机的轴承不能用普通黄油、二硫化钼).放在干净的地方待用。

 1、确认主轴套筒所须的循环冷却水已开通，冷却水的温度一般不要超过35℃，但也不宜过低，不宜直接接用自来水，因水温过低会造成主轴电机内部热空气遇冷而形成凝水影响绝缘和轴承生锈，冷却水流量一般可在3-6L/MIN，冷却水应干净无杂屑以防堵塞通道。冷却水箱中水量约60L—100L，建议水泵用AB-25或AB-50。进出水口不能相距太近，必须使水在箱内有一冷却过程，力求使进出口水温差能达到2—3℃，要避免造成热水循环而达不到冷却效果。

    2、确认电源电压，频率与主轴匹配关系正确，按主轴名牌数据或产品检测报告中提供的电压与频率对应关系设置变频器的U/F 曲线，主轴插头座的4号芯接地，3、2、1号芯接变频器的U、V、W。启动时应先点动，查看主轴方向（从轴伸端看主轴应逆时针旋转），若反转应即关车，切断电源，将三根进线中的任意两根对调即可。

    3、对新启用的主轴电机宜先进行低速运行，建议先半速运行0.5-2小时，然后再进入高速。一般用调频调压方式启动主轴电机，应尽力避免突加满压启动。启动时间约10秒左右完成。