根據(jù)電動(dòng)機(jī)在主軸上安裝位置的不同，電主軸通常有下面兩種結(jié)構(gòu)形式：電動(dòng)機(jī)安裝在主軸前后軸承之間。即該類電主軸有前后兩個(gè)支承。采用這種結(jié)構(gòu)的電主軸，由于其軸向尺寸相對(duì)較小，使得主軸的整體剛性好、功率也大。所以，這種結(jié)構(gòu)形式的電主軸非常適用于高速數(shù)控機(jī)床。

電動(dòng)機(jī)安裝在主軸后軸承之后。也就是說主軸電動(dòng)機(jī)和主軸箱都在主軸的軸線方向上布置。采用這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以有效地縮短主軸前端的徑向尺寸，同時(shí)還有利于電機(jī)的散熱。缺點(diǎn)是主軸的軸向尺寸比較大。所以，這種結(jié)構(gòu)形式的電主軸通常用在小型高速數(shù)控機(jī)床上。

2、主軸電機(jī)

電動(dòng)機(jī)作為高速電主軸的關(guān)鍵部件之一，其技術(shù)參數(shù)的高低直接決定了電主軸的技術(shù)水平。目前，可供電主軸使用的電動(dòng)機(jī)主要有兩種：交流同步電機(jī)和異步電機(jī)。交流異步電機(jī)與同步電機(jī)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格適宜、極限轉(zhuǎn)速高、維修便利、控制系統(tǒng)簡單。交流同步電機(jī)與異步電機(jī)相比，具有的優(yōu)點(diǎn)是：在相同的扭矩下，電機(jī)體積較小，從而可以使電主軸具有緊湊型的機(jī)械結(jié)構(gòu)；在相同的慣性矩下，啟動(dòng)時(shí)間短；在相同的力矩下，冷卻功率較高；在相同的轉(zhuǎn)速下，功率和扭矩都比較大；轉(zhuǎn)子功率損耗小，可以使軸承和轉(zhuǎn)子的溫升較小。通過對(duì)二者優(yōu)點(diǎn)的對(duì)比可知，同步電機(jī)更適用于高速電主軸。由于同步電機(jī)的功率因數(shù)高，損耗的功率小，可以從根本上降低電主軸的熱源強(qiáng)度，從而有效地改善電主軸的熱態(tài)性能。

3、主軸軸承

軸承作為高速電主軸的又一關(guān)鍵部件，是電主軸實(shí)現(xiàn)高速、高精度的前提條件。因此，我們?cè)跒殡娭鬏S選擇合適的軸承時(shí)，要充分考慮到主軸軸承與普通軸承的差異性。主軸軸承作為電主軸的支承核心，在電主軸進(jìn)行高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)受到比較大的載荷，同時(shí)軸承內(nèi)部的摩擦也在加劇。所以，在選擇電主軸軸承的時(shí)候，必須考慮該軸承是否能達(dá)到電主軸的極限轉(zhuǎn)速，同時(shí)對(duì)軸承的剛度和低溫升也有極高的要求。在綜合分析各種軸承的性能之后，總結(jié)出兩種電主軸常使用的軸承：陶瓷球軸承和磁懸浮軸承。陶瓷球軸承陶瓷球軸承，是伴隨著電主軸的高速化要求而發(fā)展起來的。普通的滾動(dòng)軸承，由于其滾動(dòng)體是鋼珠，極大地制約了軸承轉(zhuǎn)速的提高，而將滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體用具有耐高溫、密度小等優(yōu)點(diǎn)的陶瓷材料做成后，滾動(dòng)軸承的極限轉(zhuǎn)速得到了巨大的提高。在滾動(dòng)軸承眾多的結(jié)構(gòu)形式中，由于角接觸球軸承的高速性能高，又可以同時(shí)承受徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷，所以它是電主軸支承的選。與此同時(shí)，當(dāng)角接觸球軸承的滾動(dòng)體使用陶瓷材料后，其壽命和轉(zhuǎn)速與鋼珠角接觸球軸承相比均有較大幅度的提高，而且它還具有剛度大、溫升小的優(yōu)點(diǎn)。所以角接觸陶瓷球軸承是目前電主軸理想的主軸軸承。磁懸浮軸承磁懸浮軸承，作為一種智能化控制的軸承，是隨著現(xiàn)代機(jī)械加工對(duì)電主軸功率和轉(zhuǎn)速要求提高的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，由于它具有很高的轉(zhuǎn)速和功率，目前主要應(yīng)用于超高速大功率機(jī)床上。由于磁懸浮軸承的定子線圈與轉(zhuǎn)軸之間沒有機(jī)械接觸，所以磁懸浮軸承可以達(dá)到很高的轉(zhuǎn)速，大約是滾動(dòng)軸承主軸轉(zhuǎn)速的 2 倍。如果兩個(gè)電主軸的極限轉(zhuǎn)速相同，采用磁懸浮軸承的電主軸可以有較大的軸徑，從而具有較大的負(fù)荷能力與剛度。總而言之，使用磁懸浮軸承的電主軸會(huì)具備高剛度、高轉(zhuǎn)速和高功率的優(yōu)點(diǎn)。但是，由于磁懸浮軸承制造費(fèi)用高，發(fā)熱問題較難解決。所以至今仍沒在工業(yè)上得到推廣和應(yīng)用，只是用于一些特定的場(chǎng)合。電主軸軸承的配置方式為：一端固定，一端浮動(dòng)。具體來說，就是主軸前端的軸承固定，后端的軸承浮動(dòng)。這種軸承的配置方式一方面可以保證電主軸的高速性與整體剛度，另一方面可以補(bǔ)償主軸的熱變形。

4、電主軸潤滑

軸承潤滑的主要目的就是利用潤滑劑在套圈、滾動(dòng)體和保持架之間的摩擦面形成起隔離作用的潤滑油膜以降低軸承的磨損與摩擦，確保其良好的運(yùn)轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，潤滑對(duì)軸承還具有一定的散熱作用。

5、電主軸冷卻系統(tǒng)

由于電主軸在高速的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，其內(nèi)置電機(jī)與高速軸承的發(fā)熱是無法避免的。因此，在選定了電主軸的電機(jī)與軸承之后，我們已不可能從降低熱源的發(fā)熱強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)對(duì)電主軸發(fā)熱和溫升的控制。所以，為了達(dá)到對(duì)電主軸內(nèi)部熱源發(fā)熱量的控制，必須設(shè)計(jì)專門的冷卻系統(tǒng)對(duì)電主軸的主要熱源進(jìn)行針對(duì)性的冷卻。我們知道，電機(jī)與軸承是電主軸的主要熱源，因此，對(duì)電主軸的冷卻就是對(duì)內(nèi)置電機(jī)和主軸軸承的冷卻。由于高速軸承油氣潤滑系統(tǒng)中的潤滑劑在對(duì)軸承起到潤滑作用的同時(shí)，也帶走了軸承內(nèi)部摩擦所產(chǎn)生的大量熱，所以對(duì)軸承的發(fā)熱起到了一定程度的散熱作用。其實(shí)軸承的油氣潤滑系統(tǒng)可謂是一舉兩得，不僅有潤滑作用，同時(shí)也擁有冷卻散熱的作用，也是電主軸軸承的一個(gè)冷卻系統(tǒng)。