电主轴内部各系统简介
电主轴的工作原理
电主轴的工作原理电主轴是机床上的一种重要装置，用于加工工件时进行高速旋转，通常被用于车床、铣床、钻床等机床中。
电主轴可以提高工作效率和加工精度，是现代机械制造中不可或缺的一部分。
本文将从电主轴的工作原理、构成和性能几个方面来详细介绍电主轴的相关知识。
一、工作原理电主轴的工作原理基于电机的旋转运动，利用电机的动力来带动机床上的刀具进行高速旋转。
电主轴的构成主要由电机、轴承、主轴壳体、冷却系统以及传动系统组成。
电机作为电主轴的动力源，通常采用直流电机或交流电机，其带动主轴壳体与主轴进行旋转。
轴承作为主轴的支撑装置，能够承受主轴的径向和轴向负载，使得主轴在高速旋转时不会发生轴承摩擦、振动等毛病。
主轴壳体是电主轴的主要部分之一，可以起到固定轴承、保护主轴和机床的作用。
主轴壳体的材质通常使用优质铸铁或铸钢、铝合金等。
冷却系统主要用来降低电主轴温度，主要包括内冷却和外冷却。
冷却水能在高速旋转时有效的降低电主轴的温度，提高机床的生产效率。
传动系统是电主轴运转的重要部分之一，通常由齿轮传动、同步传动、传动带传动等几种。
齿轮传动是一种传动方式，其结构简单、可靠性高、传动精度高，因此在数控机床中最常用。
同步传动是电主轴开发较晚的传动方式，优点是转矩大、效率高、振动小，但同时成本也高；传动带传动则是将电主轴带转附加在主动装置（如变速器）上，结构简单、精度较高。
二、电主轴的构成电主轴主要由电机、轴承、主轴壳体、传动装置、冷却系统、电气控制系统等几部分组成，其中电机是电主轴的最核心部分，它利用电能将机床切削刀具旋转起来。
电机通常使用交流电机或直流电机。
其中交流电机由于功率较小，多用于中小型加工机床的电主轴上；而直流电机由于功率较大、可调速范围广，通常用于大型加工机床上。
轴承是电主轴的支撑部分，它承受主轴的重量和旋转产生的离心力，是保证电主轴稳定运转的重要部分。
轴承的动力性能与材料决定了电主轴的运转速度和加工精度。
为保证电主轴低温低振动的运转状态，轴承数量通常有两个以上。
电主轴技术讲座第二讲电主轴的基本参数与结构_一_
电主轴技术讲座第二讲电主轴的基本参数与结构_一_电主轴（Electrospindle）是一种将电能转换为机械能的装置，常用于数控机床、加工中心等设备中。
本讲座将介绍电主轴的基本参数与结构。
一、电主轴的基本参数2. 功率（Power）：电主轴的功率是指单位时间内产生的机械功率，单位为千瓦（kW）。
功率的选择要根据切削力和材料的硬度等因素来确定，一般在2-50kW之间。
3. 扭矩（Torque）：电主轴的扭矩是指主轴承受的力矩大小，单位为牛顿米（Nm）。
扭矩的大小直接影响主轴的加工能力和稳定性，一般在2-500Nm之间。
4. 刚度（Stiffness）：电主轴的刚度是指主轴的抗弯、抗扭能力，也是主轴受力时的变形量。
刚度的高低决定了电主轴的动态性能和稳定性。
二、电主轴的结构电主轴的结构主要包括电机、轴承、刀具接口等部分。
1. 电机（Motor）：电主轴的电机一般采用交流电机或直流电机，根据需要可选择不同类型和功率的电机。
电机通过电能转换为机械能，驱动主轴旋转。
2. 轴承（Bearing）：电主轴的轴承用于支撑和定位主轴，承受主轴的径向和轴向力。
轴承的选用要考虑到主轴的转速、扭矩和刚度等参数，常用的轴承类型有深沟球轴承、角接触球轴承等。
3. 刀具接口（Tool Interface）：电主轴的刀具接口用于安装不同类型和规格的切削工具，包括刀柄、刀具夹持装置等。
刀具接口的选择要匹配主轴的规格和电机的功率，以确保切削工具的安全可靠。
三、电主轴的工作原理电主轴的工作原理是利用电能将电机旋转起来，并通过轴承将旋转的力传递给刀具，实现切削加工的效果。
其工作过程一般可分为以下几个步骤：1.电能输入：将电能输入到电机中，通过电机的换能作用将电能转换为机械能。
2.主轴旋转：电机的转子开始旋转，通过电机的驱动将力矩传递给主轴。
3.轴承支撑：轴承将主轴支撑，防止主轴在高速旋转时产生过大的振动和变形。
4.刀具安装：将切削工具安装在刀具接口上，用于进行切削加工。
电主轴结构
电主轴结构
电主轴结构是电机的核心部分，是电机运行及传动性能的重要组成部分。
电主轴结构包括两个基本部分：一是内部的内芯，二是外部的壳体。
内芯通常由钢材制成，它是电机中电磁感应特性强的核心部件，其中包含有特殊的绕组，能够将电能转换成机械能。
外壳就是容纳内芯的外壳，外壳包括机壳、绝缘层和触发器。
内芯穿出机壳外，两侧支撑独立绝缘层，上面支撑启动器装置，它们可以控制启动和停止电机，从而控制电机的传动性能。
内芯由轴中央的绕线片、轴芯、启动片、空载转子构成。
绕线片是核心组成部件，它将电能转换成机械能。
轴芯的作用是连接绕线片和轴承，启动片的作用是控制电机的启动和停止，从而控制电机的传动性能。
空载转子的作用是调节电流，确保电机的平衡运行。
在电机的外壳中，还安装有波纹管、电缆、接线端子等部件，电缆是将电机连接电源的桥梁，波纹管能够对电机进行润滑，接线端子用来接收导线，方便对电机进行驱动控制。
总之，电主轴结构是电机运动特性及传动性能的核心部分，考虑到电机的使用要求，电机的支承、散热、润滑、控制等多方面的要求，电主轴的设计既要考虑质量和效率，也要考虑精度和可靠性。
电主轴的工作原理、典型结构及优点
电主轴的工作原理、典型结构及优点打印引用发布时间：2010-04-25电主轴是高速数控加工机床的“心脏部件”，本文介绍了电主轴的工作原理、典型结构，阐述了电主轴的关键技术，总结了其发展趋势.1、概述由于高速加工不但可以大幅度提高加工效率，而且还可以显著提高工件的加工质量，所以其应用领域非常广泛，特别是在航空航天、汽车和模具等制造业中。
于是，具有高速加工能力的数控机床已成为市场新宠。
目前，国内外各著名机床制造商在高速数控机床中广泛采用电主轴结构，特别是在复合加工机床、多轴联动、多面体加工机床和并联机床中。
电主轴是高速数控加工机床的“心脏部件”，其性能指标直接决定机床的水平，它是机床实现高速加工的前提和基本条件。
2、电主轴的工作原理、典型结构及优点2.1 电主轴的工作原理电主轴就是直接将空心的电动机转子装在主轴上，定子通过冷却套固定在主轴箱体孔内，形成一个完整的主轴单元，通电后转子直接带动主轴运转。
2.2电主轴的典型结构电主轴单元典型的结构布局方式是电机置于主轴前、后轴承之间（如图所示），其优点是主轴单元的轴向尺寸较短，主轴刚度大，功率大，较适合于大、中型高速数控机床；其不足是在封闭的主轴箱体内电机的自然散热条件差，温升比较高。
1主轴箱体 2冷却套 3冷却水进口 4定子 5转子 6套筒7冷却水出口 8转轴 9反馈装置 10主轴前轴承 11主轴后轴承2.3电主轴的优点电主轴省去了带轮或齿轮传动，实现了机床的“零传动”，提高了传动效率。
电主轴的刚性好、回转精度高、快速响应性好，能够实现极高的转速和加、减速度及定角度的快速准停（C轴控制），调速范围宽。
3、电主轴的关键技术“电主轴”的概念不应简单理解为只是一根主轴套筒，而应该是一套组件，包括：定子、转子、轴承、高速变频装置、润滑装置、冷却装置等。
因此电主轴是高速轴承技术、润滑技术、冷却技术、动平衡技术、精密制造与装配技术以及电机高速驱动等技术的综合运用。
3.1电主轴的高速轴承技术实现电主轴高速化精密化的关键是高速精密轴承的应用。
高速电主轴的内部结构说明
高速电主轴的内部结构说明高速主轴单元主要有高速电主轴，气动主轴和水动主轴。
其中高速电主轴最为常见，高速电主轴单元是高速加工机场中最为关键的部件之一。
目前大多数电主轴结构都是把加工主轴与电机转轴做成一体，以实现零传动。
同时电机外壳带有冷却系统，高速电主轴主要有带冷却系统的壳体，定子、转子、轴承等部分组成，工作时通过改变电流的频率来实现增减速度。
由于高速电主轴要实现高速运转，以下几个零部件质量直接影响着高速电主轴的性能。
（1）转轴是高速电主轴的主要回转体。
他的制造精度直接影响电主轴的最终精度。
成品转轴的形位公差尺寸精度要求很高，转轴高速运转时，由偏心质量引起震动，严重影响其动态性能，必须对转轴进行严格动平衡测试。
部分安装在转轴上的零件也应随转轴一起进行动平衡测试。
（2）高速电主轴的核心支撑部件是高速精密轴承。
因为电主轴的最高转速取决于轴承的功能、大小、布置和润滑方法，所以这种轴承必须具有高速性能好、动负荷承载能力高、润滑性能好、发热量小等优点。
近年来，相继开发了动静压轴承、陶瓷轴承、磁浮轴承。
动静压轴承具有很高的刚度和阻尼，能大幅度提高加工效率、加工质量、延长寿命，降低加工成本；而且这种寿命为半无限长。
磁浮主轴的高速性能好、精度高、容易实现诊断和在线监控。
但这种主轴由于电磁测控系统复杂，价格十分昂贵，而且长期居高不下，至今未能得到广泛应用。
目前市场上应用最广泛的就是陶瓷轴承，一般的角接触陶瓷轴承内外圈都是钢圈，滚动体是陶瓷材料。
陶瓷具有密度小，刚度好，热膨胀系数小等优点。
而且在理论计算和接触疲劳试验和压碎试验表明，混合式陶瓷轴承首先失效的是钢圈而不是陶瓷球。
由于前面三种轴承理论寿命均为无穷大，特别是磁悬浮轴承还具有自动调节偏心等优点，在未来超高速机床市场上，随着技术的发展，磁悬浮轴承应是发展方向。
而在一般的高速加工机床中，混合式陶瓷轴承或纯陶瓷轴承也将具有广泛的使用场合。
（3）润滑系统采用良好的润滑系统对高速电主轴性能有着重要的影响。
电主轴结构组成与各功能介绍
电主轴结构组成与各功能介绍电主轴是在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，它与直线电机技术、高速刀具技术一起，将会把高速加工推向一个新时代。
电主轴包括电主轴本身及其附件，包括高速轴承技术、高速电机技术、润滑、冷却装置、内置脉冲编码器、自动换刀装置、高频变频装置等。
电动机的转子直接作为机床的主轴，主轴单元的壳体就是电动机机座，并且配合其他零部件，实现电动机与机床主轴的一体化。
高速轴承技术：其通常采用复合陶瓷轴承，耐磨耐热，寿命是传统轴承的几倍;有时也采用电磁悬浮轴承或静压轴承，内外圈不接触，理论上寿命无限。
高速电机技术：电主轴是电动机与主轴融合在一起的产物，电动机的转子即为主轴的旋转部分，理论上可以把其看作一台高速电动机。
关键技术是高速度下的动平衡;润滑：电主轴的润滑一般采用定时定量油气润滑;也可以采用脂润滑，但相应的速度要打折扣。
所谓定时，就是每隔一定的时间间隔注一次油。
所谓定量，就是通过一个叫定量阀的器件，精确地控制每次润滑油的油量。
而油气润滑，指的是润滑油在压缩空气的携带下，被吹入陶瓷轴承。
油量控制很重要，太少，起不到润滑作用;太多，在轴承高速旋转时会因油的阻力而发热。
冷却装置：为了尽快给高速运行的主轴散热，通常对其外壁通以循环冷却剂，冷却装置的作用是保持冷却剂的温度。
内置脉冲编码器：为了实现自动换刀以及刚性攻螺纹，主轴内置一脉冲编码器，以实现准确的相角控制以及与进给的配合。
自动换刀装置：为了应用于加工中心，配备了自动换刀装置，包括碟形簧、拉刀油缸等。
高速刀具的装卡方式：广为熟悉的BT、ISO刀具，已被实践证明不适合于高速加工。
这种情况下出现了HSK、SKI等高速刀具。
高频变频装置：要实现主轴每分钟几万甚至十几万转的转速，必须用一高频变频装置来驱动其内置高速电动机，变频器的输出频率必须达到上千或几千赫兹。
电主轴的工作原理
电主轴的工作原理电主轴是一种使用电能驱动的设备，其工作原理是通过电流产生的电磁力使其旋转，从而实现对工件的加工。
下面将详细介绍电主轴的工作原理。
电主轴由电机、电枢和主轴等部分组成。
电机是电主轴的动力源，它通过电源供电，并将电能转化为机械能。
通常情况下，电机采用直流电机或异步电机，其中直流电机根据不同的激励方式可分为直流制动电机、直流调速电机和直流无刷电机等。
在电主轴的工作中，电流首先通过电枢。
电枢是电主轴的旋转部分，它位于主轴内部，负责传递电流和转动能量。
电枢通常由电磁线圈和磁铁组成。
当电流通过电磁线圈时，会在电磁线圈周围产生磁场，同时与主轴内的磁铁相互作用，从而使电枢旋转。
电主轴的转动能量源于电流通过电磁线圈时产生的电磁力。
电流通过电磁线圈产生的磁场会与主轴内的磁铁相互作用，这种作用力会导致电枢旋转。
电磁力的大小与电流大小以及电磁线圈与磁铁的距离有关。
通常情况下，为了提高电主轴的转动能力，可以增大电流或减小电磁线圈与磁铁的距离。
除了电磁力，电枢还需要克服一些摩擦力和惯性力等外力，这些外力对电主轴的转动产生一定的影响。
为了减小这些外力对电主轴转动的影响，可以采取一些措施，如使用优质的轴承、减小电枢和主轴之间的间隙等。
电枢与主轴之间的转动传递通过轴承完成。
轴承不仅起到支撑和定位的作用，还可以减小因电枢与主轴之间的直接接触而产生的摩擦力。
通常情况下，电主轴采用高精度的精密轴承，以确保电主轴的稳定性和精度。
总结起来，电主轴的工作原理是通过电流通过电磁线圈产生的电磁力，使电枢与主轴产生相互作用，从而实现电主轴的转动。
电枢通过轴承与主轴相连，并通过电机的供电使电枢旋转。
电主轴的精度和稳定性取决于电磁力的大小以及电枢与主轴之间的间隙和摩擦力等因素。
电主轴的应用非常广泛，特别适用于需要高速、高精度加工的领域，如数控机床、电子设备制造等。
电主轴的工作原理具有简单、高效、可控性强等特点，因此在现代工业生产中得到了广泛的应用和发展。
电主轴的基本构成
电主轴的基本构成电主轴是电机中的一个重要组成部分，它承担着传递电机功率和旋转运动的功能。
电主轴的基本构成包括电机、轴承、驱动装置和传动装置。
电机是电主轴的核心部件。
电机可以分为直流电机和交流电机两种类型。
直流电机通过直流电源供电，产生恒定的转速和转矩；交流电机则通过交流电源供电，具有转速可调和转矩可变的特点。
电机的选型应根据实际应用需求来确定，包括所需功率、转速范围、工作环境等因素。
轴承是电主轴中起支撑和定位作用的部件。
轴承的选择应考虑电主轴的工作负荷、转速和精度要求等因素。
常见的轴承类型有滚动轴承和滑动轴承。
滚动轴承由滚珠或滚子构成，具有较高的刚度和精度，适用于高速和高精度的场合；滑动轴承利用润滑油膜来减少摩擦，适用于低速和大负荷的场合。
驱动装置是电主轴实现转动的关键组成部分。
常见的驱动装置有电机、减速器和传感器。
电机通过电源供电，产生转矩驱动轴承和传动装置旋转；减速器通过降低电机转速来提高电主轴的扭矩输出；传感器用于检测电主轴的转速、位置和负荷等参数，实现对电主轴的控制和监测。
传动装置是电主轴将电机功率传递到工作部件的重要连接部件。
常见的传动装置有皮带传动、齿轮传动和蜗杆传动等。
皮带传动通过带动轮来实现功率传递，具有噪声低和传动比可调的优点；齿轮传动通过齿轮啮合来实现功率传递，具有传动效率高和传动精度高的特点；蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，适用于大扭矩和低速传动。
除了以上基本构成部分，电主轴还需要考虑附件和冷却系统等辅助装置。
附件包括装夹装置、刀具和夹具等，用于固定工件和刀具，实现加工操作；冷却系统用于降低电主轴的工作温度，提高工作效率和寿命。
电主轴的基本构成包括电机、轴承、驱动装置和传动装置等。
电主轴的设计应根据实际需求来确定各个部件的参数和类型，以实现电主轴的高效、稳定和可靠工作。
在应用中还需要考虑附件和冷却系统等辅助装置，以满足特定的加工要求和工作环境。
只有合理选择和配置电主轴的各个组成部分，才能实现电主轴的良好性能和工作效果。
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第四章Βιβλιοθήκη 支撑系统支承系统总装图
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定子
转子
前轴承
转轴
后轴承
第四章
支撑系统
轴承种类
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成本低，极限转速高， 能够同时承载轴向力和径向 力。角接触球轴承的接触角 有 15 ° 、 25 ° 、 40 ° 、 60°几种，随着接触角的增 大，轴承的轴向刚度也增大， 但径向刚度却会减小，大接 触角是不利于高速旋转的。 因此机床主轴轴承多用15° 和25°两种。
第一章
电主轴分类
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一般来说，不同的依据，就有 不同的分类方法。比如说，根据轴 承类型，可分为滚动轴承电主轴 （角接触球轴承电主轴）、液体轴 承电主轴（动静压电主轴）、气体 轴承电主轴和磁悬浮轴承电主轴； 根据电机类型，可分为异步型电主 轴和永磁同步型电主轴。 按照应用来进行分类，这种分 类方法也是现在很多厂家正在生产 和使用的一种方法，主要分为磨削 用电主轴、钻铣用电主轴、车削用 电主轴、加工中心用电主轴、木工 用电主轴、特殊加工电主轴和试验 机用电主轴等等。
（a）半闭口槽（b）半开口槽（c）开口槽
第三章
驱动系统
定子绕组 电机的启动性能会好一些，功率因数可以提高一些
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定子绕组
定子铁心
定子绕组是异布电动机定子部分的电路，作用是通入 三相交流电后，产生旋转磁场。它主要由定子铁心、定子 绕组组成，鼠笼型和绕线型异步电动机的定子结构是完全 一样的，定子绕组分单层绕组和双层绕组。
油气润滑
第六章
冷却系统
水道种类
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鼠笼式
水道环形水道
螺旋形水道
中心水冷
第六章
冷却系统
水流模拟
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谢谢观看
成熟。
第四章
支撑系统
角接触球轴承配置方式
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DB
DF
DT
TBT
TFT
TT
QBC
QFC
QBT
QFT
QT
第四章
支撑系统
角接触球轴承配置方式
LOGO
第四章
支撑系统
角接触球轴承配置方式
LOGO
第五章
润滑系统
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定义 用人工的方式在轴承内部空间填充一定量的润滑脂，利用润滑 脂的润滑性能来达到润滑效果。
转度高，精确度高； 无摩擦力；无磨损；不需 要润滑油；有卓越的速度 控制性能；无噪音；但是 负荷能力低。
转速高，机械磨损小、 能耗低、噪声小、寿命长、 无需润滑、无油污染等， 特别适用于高速、真空、 超净等特殊环境中，但造 价昂贵，且技术不是十分
回转精度高，摩擦小，
转速高，承受载荷大，但 是对环境污染大。
第二章
电主轴分类
换刀机构
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第二章
电主轴分类
碟簧
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（1）叠合（并联）方式 碟簧之间以头尾相接穿在轴上的连接方式。 其效果是弹力是一个碟簧的n倍，行程为单个 碟簧的行程。如：四片平行叠法，行程为1片， 弹力为4倍。 （2）对合（串联）方式 碟簧之间头对头背对背式连接穿在轴上的连 接方式。其效果是弹力是单个碟簧的弹力， 行程为一个弹簧的n倍。如：四片串联叠法， 行程为4片，弹力为1倍。 （3）混合方式 将上面两种方式混合使用，如：二片平行三 次串联叠法，行程为2片，弹力为4倍，
— 多元轴系技术实验室—
电主轴简介
张国烨 2015/11/30
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目录
电主轴
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电主轴种类 换刀机构 驱动系统 支承系统 润滑系统 冷却系统
6
Start
序言
电主轴简介
机床主轴根据驱动方式分为机械主轴和电主轴。机械主轴 是外置的电动机通过皮带或联轴器驱动主轴旋转；电主轴是由 内装式电动机直接驱动，从而把机床主传动链的长度缩短为零， 实现了机床的“零传动”，由于没有中间传动环节，有时又称它为 “直接传动主轴”。电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动 小、噪声低、响应快等优点，而且转速高、功率大，简化机床 设计，易于实现主轴定位，是高速主轴单元中的一种理想结构。
第三章
驱动系统
变频器
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变频器是应用变频技术与微 电子技术，通过改变电机工作电 源频率方式来控制交流电动机的 电力控制设备。变频器主要由整 流（交流变直流）、滤波、逆变 （直流变交流）、制动单元、驱 动单元、检测单元微处理单元等 组成。变频器靠内部 IGBT的开断 来调整输出电源的电压和频率， 根据电机的实际需要来提供其所 需要的电源电压，进而达到节能、 调速的目的。 另外，变频器还有很多的保 护功能，如过流、过压、过载保 护等等。
脂润滑
定义
油雾润滑技术是利用压缩风的能量，将液态的润滑油雾化成 1um-3um的小颗粒，悬浮在压缩风中形成一种混合体，在自身的压 力能下，经过传输管线，输送到轴承部位，以达到较好润滑效果的 润滑方式。
油雾润滑
定义
单相流体油和单相气体压缩空气混合后就形成了两相油气混合 流，在压缩空气的带动下，润滑油在管道内形成螺旋状连续油膜， 最后以精细的连续油滴的方式送到轴承内部。
第三章
驱动系统
电机
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1-主轴；2-轴承；3-前大盖；4-壳体； 5-平衡环；6-定子；7-转子；8-后盖 目前最常见的是三相异步交流电动机，电主轴电机主要由两大部分组成。一 是固定不动的部分（简称定子），二是可以自由旋转的部分（简称转子）。
第三章
驱动系统
定子铁心
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定子铁心是三相异步电动机磁路 的一部分。其槽中嵌放定子绕组。 由于旋转磁场相对于定子铁心以 同步转速旋转，所以铁心中的磁通 是交变的，为减小由于旋转磁场在 定子铁心中引起的涡流和磁滞损耗， 定子铁心通常采用导磁性能较好的 厚度为 0.35~0.5mm 表面涂有绝缘漆 的硅钢片叠装而成。为了嵌放定子 绕组，硅钢片的内圆表面冲有均匀 分布的槽。 定子铁心槽形通常有三种，即半 闭口槽、半开口槽和开口槽。