张丽秀，公维晶

(沈阳建筑大学，沈阳 100168)

0 引 言

作为高速数控机床的核心部件，电主轴的热变形极大影响着机床的加工精度。电主轴在高速旋转时，由于内部电动机的损耗生热，会引起转轴热变形[1]。经有关研究显示，由于热变形而引起的加工误差已达到40%～70%，是影响机床加工精度的主要原因之一[2]。电主轴主要是由定子、转子、轴承、转轴、水套、壳体构成，其基本结构如图1所示。电主轴热源主要是电机和轴承，即电机损耗和轴承摩擦损耗，电机损耗主要为定子损耗和转子损耗[3]。由于主轴在高速运转时，内外热源共同作用引起其内部产生大量的热量，形成非均匀的温度场，从而发生热变形[4-5]。电主轴定子通过冷却水进行水冷却，实践表明，冷却效果较好。而转子则通过定转子间气隙中压缩空气的对流换热来带走部分热量，因此气隙大小是影响压缩空气在定转子间对流换热能力的重要参数之一。在气隙对定转子换热系数的影响研究上，Chen[6]等人指出气隙的减小会改变对流换热系数，从而改变热传递和热分布；李特[7]等人指出对流换热系数随着气隙长度增加而降低，使得定转子间传热受到抑制。

图1 电主轴基本结构图

气隙大小影响电主轴电机损耗。近年来，国内外学者在气隙对电机损耗研究方面取得了一些成果。国外学者M Valtonen[8]研究气隙长度对轴向磁通感应电动机性能的影响，发现改变气隙长度会增大定子铜损失和减少转子谐波涡流损耗；……