魏效玲，时玉冰，李勇，刘梦晗，王剑锋

(河北工程大学机电工程学院，河北邯郸056038)

为了实现高速运转，获得更高的生产率，电主轴技术应运而生。电主轴由内置式电动机直接驱动，省略了齿轮和皮带这种传统的动力传动装置。然而电主轴内置式电动机相当于增加了热源，电主轴高速运转时，电动机产生的热量主要是定子绕组的铜损耗和转子绕组的铁损耗造成的，产生的热量大部分由转子与定子之间的气隙传入定子。此外，对于高速旋转的转子，主轴壳体内部的空气也会产生热量。热量主要通过主轴及其壳体向外辐射，除了电机所产生的热量外，主轴轴承产生的热量也不容忽视。大量的热量聚集到轴承，降低了轴承的使用寿命，也会使主轴变形，最终降低其加工精度。

随着主轴转速的增加，由于各种摩擦因素产生了大量的热，而各种摩擦日趋严重，热量积累也越多。随着电主轴温度上升，需要的轴承预紧力也相应增大，同时轴承也将生成更多的热量。考虑到热辐射和热传递，主轴轴承必须合理地润滑与冷却，否则，它不能保证电主轴的高速运转。因此对高速电主轴的热态特性分析就变得尤为重要了。

1 电主轴系统的结构

本文所设计电主轴系统结构如图1所示，内置式电机置于前后轴承之间，电机转子采用过盈配合的方法安装在主轴上。为了满足电主轴高速、高刚度、低温升等设计性能要求，采用角接触混合陶瓷球轴承支承，即滚球材料用的Si3N4陶瓷，而轴承的内、外圈仍用钢制材料。……