αiI标准电动机2.5.2优化

αiI系列标准电动机品种多、规格全，在数控机床中使用最广泛。电动机采用标准结构，其外形如图2.5-4所示，可选择法兰安装或地脚安装；输出轴可为平轴带键或不带键、带或不带油封；内置编码器可以选择Mi型、MZi型。

αiI系列标准电动机根据电压等级分200V标准型、HV型（400V）两类，两类产品均有普通型、高速型产品可供选择。

图2.5-4 αi系列标准安装主轴电动机

a）中小规格 b）大型电动机

1.αiI标准型

200V标准型αiI系列主轴电动机按转速分普通型和高速型两类，两类电动机目前常用的规格与主要参数分别见表2.5-2、表2.5-3，电动机的安装尺寸可参见附录C。

表2.5-2 αiI系列普通型标准主轴电动机规格表（200V）

①未标注的电动机均为30min、60%工作时的最大输出。

表2.5-3 αiI系列高速型标准主轴电动机规格表（200V）

（续）

①未标注的电动机均为30min、60%工作时的最大输出。

2.αiI-HV型

400V高电压HV型αiI系列主轴电动机无普通型和高速型之分，目前常用的规格与主要参数分别见表2.5-4。

表2.5-4 αiI系列普通型标准主轴电动机规格表（400V）

（续）

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①未标注的电动机均为30min、60%工作时的最大输出。

②αiI150/5000HV主轴电动机需要采用两只型号完全相同的αiSP 75HV（TYPE B）主轴模块、αiPS 100HV电源模块进行同步驱动。

3.输出特性

输出特性是电动机输出功率、转矩与转速的关系曲线。根据电动机的结构，αiI系列标准主轴电动机的有单速电动机和变极调速电动机两种表示方式。

（1）单速主轴电动机

无变极调速功能的单速电动机的输出特性如图2.5-5所示。图中的电动机为αiI30/6000普通型标准主轴电动机，其他规格的电动机输出特性形状相同，但参数有所区别。

图2.5-5 单速主轴电动机的输出特性

a）P-n特性 b）M-n特性

主轴电动机在额定转速以下区域为恒转矩输出，其输出功率与转速成正比；在额定转速以上、恒功率上限转速以下区域为恒功率调速，其输出转矩与转速成反比；在恒功率上限转速到最高转速区域，其输出功率、转矩均随转速升高而下降，如恒功率上限转速和最高转速相同，则额定转速以上区域的输出功率为一条水平线。

主轴电动机的输出特性一般有连续工作、标准短时工作和过载三条。电动机的输出功率、转矩主要受到绕组温升的限制。绕组温升与电流、通电时间有关，故在短时或断续工作时，允许有较长时间的过载。考虑到数控机床的效率较高，每一把刀具的实际切削时间不长，因此，通常而言，对于大多数的数控机床，按照30min、60%（或40%）短时工作输出功率、转矩选择主轴电动机功率是允许的。如果过载工作时间在10min、25%以下，则其输出功率、转矩还可以更大，在这种情况下，可以按照图中的25%工作特性选择主轴电动机。

（2）双速主轴电动机

采用变极调速的双速电动机的输出特性如图2.5-6所示。图中的型号为αiI22/12000高速型标准主轴电动机，其他规格的电动机输出特性形状相同，但参数有所区别。

双速主轴电动机可通过绕组切换改变电动机的极对数、额定转速和最高转速，因此，电动机有两条输出特性。

图2.5-6 双速主轴电动机的输出特性

a）联结 b）△联结 c）（/△）切换

当电动机不使用绕组切换、变极调速功能时，可通过固定的电枢连接，选择图2.5-6a或图2.5-6b之一作为输出特性。如电动机使用变极调速功能，并且能够在固定的（/△）切换区域自动完成绕组的切换，则电动机的输出特性为图2.5-6c所示的合成曲线，其恒功率调速范围更大。例如，对于αiI22/12000电动机，其恒功率调速范围可由联结的1∶4或△联结的1∶2.5，扩大到1∶6.67。

为了保证输出功率不变，主轴电动机绕组一般采用/△恒功率切换方式，主电路需要选配FANUC公司的无触点/△切换单元。