轉(zhuǎn)子散熱條件差，又直接安裝在主軸上，設(shè)計中應(yīng)盡量減小電動機徑向傳熱熱阻，使轉(zhuǎn)子的發(fā)熱量盡可能多地通過氣隙傳到定子和殼體中去，并由冷卻液帶走。為了提高散熱效果，保證電動機的絕緣安全，高速電主軸采用油一水熱交換循環(huán)冷卻系統(tǒng)如圖3 所示。系統(tǒng)采用連續(xù)、大流量、冷卻油對定子進行循環(huán)冷卻，冷卻油從主軸殼體上的入油口輸入，通過定子冷卻套上的螺旋槽，與電動機定子進行充分的熱交換，將電動機產(chǎn)生的絕大部分熱量轉(zhuǎn)移到油中，從殼體的出油口輸出，然后流經(jīng)逆流式冷卻交換器，與冷卻水進行再一次熱交換，將熱油溫度降到接近室溫后，流回油箱，再經(jīng)過壓力泵增壓輸?shù)饺胗涂?，從而實現(xiàn)循環(huán)冷卻。根據(jù)主軸電動機的要求，冷卻油的入口溫度T 在10 ～ 40 ℃之間，溫升不得超過10 ℃。電磁懸浮軸承高速性能好，精度高，容易實現(xiàn)診斷，但是由于電磁測控系統(tǒng)復(fù)雜，這種軸承價格十分昂貴，而且長期居高不下，至今沒有得到廣泛應(yīng)用。

      單列、雙列圓柱滾子軸承在高速性能方面均劣于角接觸球軸承。角接觸軸承是具有接觸角的軸承，可以看出圓錐滾子軸承。接觸角越大軸向剛度越好，但因為球與滾道之間的陀螺滑動和自旋滑動也大，因此發(fā)熱也會增加。為了提高速度性能，方法是減小球的大小(或質(zhì)量)改變溝道的曲率系數(shù)，以減小球的離心力，降低高速運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的內(nèi)部載荷，同時增加球的數(shù)量以提高剛性。作為高速主軸軸承材料，陶瓷(Si3N4)有以下優(yōu)點：高速旋轉(zhuǎn)時滾動體產(chǎn)生的離心力小，重量輕。由于密度比軸承鋼小。旋轉(zhuǎn)力矩可以減小，因此可以降低溫升，提高壽命。良好的導(dǎo)熱性使陶瓷材料的滾動體在高速運轉(zhuǎn)時不易與金屬產(chǎn)生粘著。熱膨脹小，滾動體與內(nèi)圈接觸時不易發(fā)生預(yù)緊力增加而導(dǎo)致游隙減小。軸承的變形小，由于硬度高、剛性好。主軸的剛性也得到提高。綜上所述，因此，采用陶瓷資料(Si3N4)作為滾動體，與軸承鋼滾動體相比速度可提高約255%壽命可提高約3倍。機床目前一般采取強制循環(huán)油冷卻的方式對電主軸的定子及主軸軸承進行冷卻，即將經(jīng)過油冷卻裝置的冷卻油強制性地在主軸定子外和主軸軸承外循環(huán)，帶走主軸高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量。

      高速數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)已得到極大的簡化，基本上取消了帶輪傳動和齒輪傳動。機床主軸由內(nèi)裝式電動機直接驅(qū)動，從而把機床主傳動鏈的長度縮短為零，實現(xiàn)了機床的“零傳動”。這種主軸電動機與機床主軸“合二為一”的傳動結(jié)構(gòu)形式，使主軸部件從機床的傳動系統(tǒng)和整體結(jié)構(gòu)中相對獨立出來，因此可做成“主軸單元”，俗稱“電主軸”。由于當(dāng)前電主軸主要采用的是交流高頻電動機，故也稱為“高頻主軸”。由于沒有中間傳動環(huán)節(jié)，有時又稱它為“直接傳動主軸”。電主軸的高轉(zhuǎn)速高達60000～180000r/min，旋轉(zhuǎn)部分的任何微小不平衡量都可能引起巨大的離心力，造成機床的振動，從而影響零件的加工質(zhì)量。4級，即在高轉(zhuǎn)速時，由于殘余動不平衡引起振動的速度大允許值為0。