CN109865848A - 一种电主轴 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电主轴，包括同轴设置的主轴轴芯、电机转子、电机定子、冷却套和外壳，电机转子套装于主轴轴芯的外部，电机定子套装于电机转子的外部，电机转子与电机定子转动相连，冷却套套装于电机定子的外部，外壳套装于冷却套的外部，冷却套与外壳之间具有冷却通道，冷却通道与外部冷却液相连通，外壳采用碳纤维材质制成。本发明的电主轴，外壳采用碳纤维材质制成，代替现有技术中金属制的外壳，碳纤维具有良好的散热性能，碳纤维材质能够提高外壳的散热能力，进而提高主轴轴芯的散热性能，且在受热时热变形量较小，有利于提高电主轴的加工精度，与此同时，碳纤维的外壳使得电主轴的质量得以减小，便于搬运和装卸。
Description
技术领域
本发明涉及数控机床及周边配套部件技术领域，特别是涉及一种电主轴。
背景技术
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，电主轴它与直线电机技术、高速刀具技术一起，把高速加工推向一个新时代。电主轴是一套组件，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。电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、噪声低、响应快等优点，车床伺服主轴而且转速高、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。
由于电主轴将电机集成于主轴单元中，且转速很高，运转时会产生大量热量，引起电主轴温升，使电主轴的热态特性和动态特性变差，从而影响电主轴的正常工作。因此，必须采取一定措施控制电主轴的温度，使其恒定在一定值内，若热量无法及时有效的散发出去，就会对主轴产生较严重的热变形。现有高速电主轴通常在主轴金属外壳与冷却水套配合来进行散热，电主轴采用金属外壳不仅质量重散热性能不好，而且受热时变形较大，影响机床的加工精度。
因此，如何改变现有技术中，电主轴高速运转产生的热量无法及时疏散的现状，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种电主轴，以解决上述现有技术存在的问题，使电主轴高速运转时产生的热量能够顺利疏散。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种电主轴，包括同轴设置的主轴轴芯、电机转子、电机定子、冷却套和外壳，所述电机转子套装于所述主轴轴芯的外部，所述电机定子套装于所述电机转子的外部，所述电机转子与所述电机定子转动相连，所述冷却套套装于所述所述电机定子的外部，所述外壳套装于所述冷却套的外部，所述冷却套与所述外壳之间具有冷却通道，所述冷却通道与外部冷却液相连通，所述外壳采用碳纤维材质制成；
所述冷却套的外壁上开设凹槽，所述凹槽与所述外壳围成的空腔形成所述冷却通道。
优选地，所述凹槽为螺旋状凹槽，所述冷却通道为螺旋状。
优选地，所述凹槽为环状。
优选地，所述凹槽的数量为多个，多个所述冷却通道分别与外部冷却液相连通。
优选地，多个所述凹槽沿着所述冷却套的轴线方向均布。
优选地，所述凹槽的横截面为U形。
优选地，所述电机转子与所述主轴轴芯过盈配合。
优选地，所述主轴轴芯的两端均设置轴承组件和主轴端盖，所述轴承组件与所述外壳的内壁相抵接，所述主轴端盖能够固定所述轴承组件和所述主轴轴芯的相对位置。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的电主轴，包括同轴设置的主轴轴芯、电机转子、电机定子、冷却套和外壳，电机转子套装于主轴轴芯的外部，电机定子套装于电机转子的外部，电机转子与电机定子转动相连，冷却套套装于电机定子的外部，外壳套装于冷却套的外部，冷却套与外壳之间具有冷却通道，冷却通道与外部冷却液相连通，外壳采用碳纤维材质制成；冷却套的外壁上开设凹槽，凹槽与外壳围成的空腔形成冷却通道。本发明的电主轴，外壳采用碳纤维材质制成，代替现有技术中金属制的外壳，碳纤维具有良好的散热性能，碳纤维材质能够提高外壳的散热能力，进而提高主轴轴芯的散热性能，且在受热时热变形量较小，有利于提高电主轴的加工精度，与此同时，碳纤维的外壳使得电主轴的质量得以减小，便于搬运和装卸。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的电主轴的剖切结构示意图；
其中，1为主轴轴芯，2为电机转子，3为电机定子，4为冷却套，401为凹槽，5为外壳，6为轴承组件，7为主轴端盖。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种电主轴，以解决上述现有技术存在的问题，使电主轴高速运转时产生的热量能够顺利疏散。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1，图1为本发明的电主轴的剖切结构示意图。
本发明提供一种电主轴，包括同轴设置的主轴轴芯1、电机转子2、电机定子3、冷却套4和外壳5，电机转子2套装于主轴轴芯1的外部，电机定子3套装于电机转子2的外部，电机转子2与电机定子3转动相连，冷却套4套装于电机定子3的外部，外壳5套装于冷却套4的外部，冷却套4与外壳5之间具有冷却通道，冷却通道与外部冷却液相连通，外壳5采用碳纤维材质制成。
本发明的电主轴，外壳5采用碳纤维材质制成，代替现有技术中金属制的外壳5，碳纤维具有良好的散热性能，碳纤维材质能够提高外壳5的散热能力，进而提高主轴轴芯1的散热性能，且在受热时热变形量较小，有利于提高电主轴的加工精度，与此同时，碳纤维的外壳5使得电主轴的质量得以减小，便于搬运和装卸。
冷却套4的外壁上开设凹槽401，凹槽401与外壳5围成的空腔形成冷却通道，冷却通道将冷却液引入电主轴的内部，使冷却液在电主轴内部循环，带走热量，提高电主轴的散热能力。
在本具体实施方式中，凹槽401为螺旋状凹槽，冷却通道为螺旋状，冷却通道沿着冷却套4的外部呈螺旋状分布，延长冷却液与电主轴的接触时间，增强电主轴散热能力。
在本发明的其他具体实施方式中，凹槽401为环状，凹槽401与外壳5构成环状的冷却通道。
为了提高电主轴的散热能力，凹槽401的数量为多个，多个冷却通道分别与外部冷却液相连通，缩短冷却液的循环路径，避免因循环路径过长而降低冷却液冷却效果。
同时，为了提升电主轴的散热均匀性，多个凹槽401沿着冷却套4的轴线方向均布。
具体地，凹槽401的横截面为U型，U型槽便于加工，降低制造难度。
更具体地，电机转子2与主轴轴芯1过盈配合，结构简单，定心精度好，承载力高。
进一步地，主轴轴芯1的两端均设置轴承组件6和主轴端盖7，轴承组件6与外壳5的内壁相抵接，确保主轴轴芯1转动顺畅，主轴端盖7能够固定轴承组件6和主轴轴芯1的相对位置，防止轴承组件6错位影响电主轴正常工作。
本发明的电主轴，采用碳纤维外壳代替原有的金属外壳，能够加强外壳5的散热能力，有效提高主轴轴芯1的散热性能，相比金属外壳，碳纤维外壳受热时热变形量较小，能够减轻电主轴的质量，使电主轴便于拆装。另外，电主轴内的电机可采用永磁同步电机，避免电机转子2的损耗，降低主轴轴芯1的发热量，减少电主轴内部产热，避免主轴轴芯1受电机转子2发热影响而产生变形，进而提高电主轴加工精度。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种电主轴，其特征在于：包括同轴设置的主轴轴芯、电机转子、电机定子、冷却套和外壳，所述电机转子套装于所述主轴轴芯的外部，所述电机定子套装于所述电机转子的外部，所述电机转子与所述电机定子转动相连，所述冷却套套装于所述所述电机定子的外部，所述外壳套装于所述冷却套的外部，所述冷却套与所述外壳之间具有冷却通道，所述冷却通道与外部冷却液相连通，所述外壳采用碳纤维材质制成；
所述冷却套的外壁上开设凹槽，所述凹槽与所述外壳围成的空腔形成所述冷却通道。
2.根据权利要求1所述的电主轴，其特征在于：所述凹槽为螺旋状凹槽，所述冷却通道为螺旋状。
3.根据权利要求1所述的电主轴，其特征在于：所述凹槽为环状。
4.根据权利要求3所述的电主轴，其特征在于：所述凹槽的数量为多个，多个所述冷却通道分别与外部冷却液相连通。
5.根据权利要求4所述的电主轴，其特征在于：多个所述凹槽沿着所述冷却套的轴线方向均布。
6.根据权利要求2或3所述的电主轴，其特征在于：所述凹槽的横截面为U形。
7.根据权利要求1所述的电主轴，其特征在于：所述电机转子与所述主轴轴芯过盈配合。
8.根据权利要求1所述的电主轴，其特征在于：所述主轴轴芯的两端均设置轴承组件和主轴端盖，所述轴承组件与所述外壳的内壁相抵接，所述主轴端盖能够固定所述轴承组件和所述主轴轴芯的相对位置。
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