CN101895170A - 带鼠笼式电机定子冷却结构的电主轴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带鼠笼式电机定子冷却结构的电主轴，包括主轴组件、电机定子、电机转子、箱体、前轴承总成和后轴承总成，电机定子套设于箱体内，电机转子套设于主轴组件上，主轴组件置于电机定子内，并通过前轴承总成和后轴承总成支承于箱体上，箱体上设有用于冷却电机定子的鼠笼式冷却通道，箱体前端设有用于安装前轴承总成的前轴承座，前轴承座与箱体铸造为一体，电机定子靠近前轴承座的一端套设有定子侧环，通过筒体工装可从前轴承座的内孔作用于定子侧环上并将电机定子从箱体后端推出。该带鼠笼式电机定子冷却结构的电主轴具有结构紧凑、拆装方便、冷却效果好的优点。

Description

带鼠笼式电机定子冷却结构的电主轴

技术领域

本发明涉及机械制造领域中高速机床的主轴功能部件，尤其涉及带鼠笼式电机定子冷却结构的电主轴。

背景技术

以高切削速度、高进给速度、高加工精度为主要特征的高速精密加工是当代四大先进制造技术之一，是继数控技术之后使制造技术产生第二次革命性飞跃的一项高新技术。高速精密加工机床不仅具有极高的生产效率，而且可显著地提高零件的加工精度和表面质量。高速精密机床的电主轴作为核心功能部件，其性能的高低直接影响到高速精密加工机床的整体发展水平。电主轴是一种直接依赖于轴承技术、精密制造与装配等技术的高度机电一体化的高科技产品。其特点在于，将电机的功能与机床主轴功能从结构上融为一体，省去了复杂的中间传动环节，具有调速范围宽、转动惯量小、可快速起动和停车、易于实现无级调速和精密控制等优点。随着现代制造业向高速度、高精度、高效率方向的飞速发展，对机床主轴单元的性能要求越来越高，电主轴正逐步取代传统的皮带传动式机械主轴，成为现代机床主轴的主流结构。

目前，电主轴的电机定子大多数采用螺旋槽循环冷却方式，但采用螺旋槽冷却方式，需要在电机壳体和电机定子之间增加一个封水套，电机定子与封水套固为一体，拆装电机定子时，可采用工装直接作用在封水套上，使电机定子的拆装较为方便，但是封水套将增大电主轴的径向尺寸，导致工程上主轴箱体尺寸过大，使其应用受到限制，另外，具有螺旋槽的封水套装入电机定子时，封水套两端的橡胶密封圈很容易被摩擦力剪切损坏，导致密封失效。

为了避免螺旋槽封水套的上述不足，工程上常采用在电机壳体上加工呈圆周分布的轴向孔来冷却电机定子，也就是鼠笼式电机定子冷却结构，这种冷却结构可以省略掉封水套，从而减小电主轴壳体的径向尺寸。但是，由于省去了封水套，导致了电机定子的拆装难度增加，为了电机定子压入壳体和压出壳体的方便，必须把前轴承座、后轴承座和电机壳体做成分开的形式，这样电机定子才可以采用圆环套筒工装压入或压出壳体。

但是这种结构又带来了另一方面的问题。高速电主轴的前轴承由于在加工载荷作用下发热严重，为保证其散热以及延长其使用寿命，也需要进行外部强制冷却，而如果采用前轴承座与电机壳体分开的形式，冷却结构将难以设置，同时，前轴承座与电机壳体连接的整体刚性就会下降，前轴承座孔与电机定子的同轴度在拆装过程中也难以保证，这将直接影响到电主轴的回转精度等主要性能参数。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、拆装方便、冷却效果好的带鼠笼式电机定子冷却结构的电主轴。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种带鼠笼式电机定子冷却结构的电主轴，包括主轴组件、电机定子、电机转子、箱体、前轴承总成和后轴承总成，所述电机定子套设于箱体内，所述电机转子套设于主轴组件上，所述主轴组件置于电机定子内，并通过前轴承总成和后轴承总成支承于箱体上，所述箱体上设有用于冷却电机定子的鼠笼式冷却通道，所述箱体前端设有用于安装前轴承总成的前轴承座，所述前轴承座与箱体铸造为一体，所述电机定子靠近前轴承座的一端套设有定子侧环，通过筒体工装可从所述前轴承座的内孔作用于所述定子侧环上并将电机定子从箱体后端推出。

所述定子侧环一端为与电机定子套接的筒体部，另一端为挡于电机定子前端的圆环部。

所述圆环部的内孔孔径为d，所述前轴承座的内孔孔径为D，d＜D。

所述鼠笼式冷却通道由沿箱体周向均匀布置的多个轴向孔组成，相邻两个轴向孔通过开设于箱体两端的连通槽连通，至少一个所述轴向孔与外部水源连接。

所述前轴承座上设有前轴承冷却通道，所述前轴承冷却通道与至少一个所述轴向孔连接。

所述箱体后端装设有直线轴承总成，所述直线轴承总成内套装有后轴承座，所述后轴承总成装设于后轴承座内，所述后轴承座后端设有弹簧压板，所述弹簧压板与所述直线轴承总成的直线轴承座之间设有压缩弹簧。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的带鼠笼式电机定子冷却结构的电主轴通过在箱体上设置鼠笼式冷却通道对电机定子进行冷却，采用与箱体铸造为一体的前轴承座为前轴承总成提供支承，这不仅省去了封水套，缩减了电主轴的径向尺寸，而且便于保证电主轴系统的同轴度，提高电主轴的回转精度，与此同时，在电机定子靠近前轴承座的一端套设有定子侧环，从而在未设置封水套的情况下，即使将前轴承座与箱体铸造为一体，也能够非常方便的通过定子侧环对电机定子进行拆卸，为提高电主轴的回转精度、缩减电主轴的体积提供了有力的支持。定子侧环的圆环部内孔孔径小于前轴承座的内孔孔径，便于在拆卸电机定子时从前轴承座的内孔插入筒体工装，并将筒体工装作用于定子侧环上，使电机定子的拆卸方便、快捷。前轴承座上设置的前轴承冷却通道与箱体上鼠笼式冷却通道的轴向孔连接，使电主轴的冷却结构得到简化，便于加工、节省成本。后轴承座通过直线轴承总成装设于箱体后端，并在后轴承座后端设置弹簧压板，在弹簧压板与直线轴承总成的直线轴承座之间设置压缩弹簧，使电主轴具有可补偿轴向弹性热变形的能力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的B-B剖视图；

图4是图1中直线轴承总成与后轴承总成部分的放大图。

图中各标号表示：

1、主轴组件；2、电机定子；3、电机转子；4、箱体；5、前轴承总成；6、后轴承总成；7、定子侧环；8、轴向孔；9、连通槽；10、前轴承冷却通道；11、直线轴承总成；12、后轴承座；13、弹簧压板；14、压缩弹簧；41、前轴承座；71、筒体部；72、圆环部；111、直线轴承座。

具体实施方式

图1至图4示出了本发明的一种带鼠笼式电机定子冷却结构的电主轴实施例，该电主轴包括主轴组件1、电机定子2、电机转子3、箱体4、前轴承总成5和后轴承总成6，电机定子2套设于箱体4内，电机转子3套设于主轴组件1上，主轴组件1置于电机定子2内，并通过前轴承总成5和后轴承总成6支承于箱体4上，箱体4上设有用于冷却电机定子2的鼠笼式冷却通道，箱体4前端设有用于安装前轴承总成5的前轴承座41，前轴承座41与箱体4铸造为一体，这不仅省去了封水套，缩减了电主轴的径向尺寸，而且便于保证电主轴系统的同轴度，提高电主轴的回转精度，与此同时，电机定子2靠近前轴承座41的一端套设有定子侧环7，从而在未设置封水套的情况下，即使将前轴承座41与箱体4铸造为一体，也能够非常方便的通过定子侧环7对电机定子2进行拆卸，拆卸时通过筒体工装可从前轴承座41的内孔作用于定子侧环7上，并将电机定子2从箱体4后端推出。定子侧环7的设计为提高电主轴的回转精度、缩减电主轴的体积提供了有力的支持。

本实施例中，定子侧环7一端为与电机定子2套接的筒体部71，另一端为挡于电机定子2前端的圆环部72，圆环部72的内孔孔径为d，前轴承座41的内孔孔径为D，d＜D，便于在拆卸电机定子2时从前轴承座41的内孔插入筒体工装，并将筒体工装作用于定子侧环7上，使电机定子2的拆卸方便、快捷。鼠笼式冷却通道由沿箱体4周向均匀布置的多个轴向孔8组成，相邻两个轴向孔8通过开设于箱体4两端的连通槽9连通，至少一个轴向孔8与外部水源连接，前轴承座41上设有前轴承冷却通道10，前轴承冷却通道10与至少一个轴向孔8连接，前轴承总成5所需的冷却液由轴向孔8送至前轴承冷却通道10，这使得电主轴的冷却结构得到简化，便于加工、节省成本。箱体4后端装设有直线轴承总成11，直线轴承总成11内套装有后轴承座12，后轴承总成6装设于后轴承座12内，后轴承座12后端设有弹簧压板13，弹簧压板13与直线轴承总成11的直线轴承座111之间设有压缩弹簧14，后轴承总成6通过压缩弹簧14作用于弹簧压板13上的反作用力进行预紧，压缩弹簧14使电主轴具有可补偿轴向弹性热变形的能力。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种带鼠笼式电机定子冷却结构的电主轴，包括主轴组件(1)、电机定子(2)、电机转子(3)、箱体(4)、前轴承总成(5)和后轴承总成(6)，所述电机定子(2)套设于箱体(4)内，所述电机转子(3)套设于主轴组件(1)上，所述主轴组件(1)置于电机定子(2)内，并通过前轴承总成(5)和后轴承总成(6)支承于箱体(4)上，其特征在于：所述箱体(4)上设有用于冷却电机定子(2)的鼠笼式冷却通道，所述箱体(4)前端设有用于安装前轴承总成(5)的前轴承座(41)，所述前轴承座(41)与箱体(4)铸造为一体，所述电机定子(2)靠近前轴承座(41)的一端套设有定子侧环(7)，通过筒体工装可从所述前轴承座(41)的内孔作用于所述定子侧环(7)上并将电机定子(2)从箱体(4)后端推出。

2.根据权利要求1所述的带鼠笼式电机定子冷却结构的电主轴，其特征在于：所述定子侧环(7)一端为与电机定子(2)套接的筒体部(71)，另一端为挡于电机定子(2)前端的圆环部(72)。

3.根据权利要求2所述的带鼠笼式电机定子冷却结构的电主轴，其特征在于：所述圆环部(72)的内孔孔径为d，所述前轴承座(41)的内孔孔径为D，d＜D。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的带鼠笼式电机定子冷却结构的电主轴，其特征在于：所述鼠笼式冷却通道由沿箱体(4)周向均匀布置的多个轴向孔(8)组成，相邻两个轴向孔(8)通过开设于箱体(4)两端的连通槽(9)连通，至少一个所述轴向孔(8)与外部水源连接。

5.根据权利要求4所述的带鼠笼式电机定子冷却结构的电主轴，其特征在于：所述前轴承座(41)上设有前轴承冷却通道(10)，所述前轴承冷却通道(10)与至少一个所述轴向孔(8)连接。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的带鼠笼式电机定子冷却结构的电主轴，其特征在于：所述箱体(4)后端装设有直线轴承总成(11)，所述直线轴承总成(11)内套装有后轴承座(12)，所述后轴承总成(6)装设于后轴承座(12)内，所述后轴承座(12)后端设有弹簧压板(13)，所述弹簧压板(13)与所述直线轴承总成(11)的直线轴承座(111)之间设有压缩弹簧(14)。

7.根据权利要求5所述的带鼠笼式电机定子冷却结构的电主轴，其特征在于：所述箱体(4)后端装设有直线轴承总成(11)，所述直线轴承总成(11)内套装有后轴承座(12)，所述后轴承总成(6)装设于后轴承座(12)内，所述后轴承座(12)后端设有弹簧压板(13)，所述弹簧压板(13)与所述直线轴承总成(11)的直线轴承座(111)之间设有压缩弹簧(14)。

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