CN110943577A - 一种低噪斜分数槽紧凑型永磁同步精密磨削电主轴 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低噪斜分数槽紧凑型永磁同步精密磨削电主轴,主体机壳内设置有定子组件,定子组件套装在转子组件的转子转轴上,主体机壳与定子组件之间设置有主轴冷却液容腔,主体机壳的一端依次设置有前轴承组件和机壳前端盖,另一端依次设置有后轴承组件和机壳后端盖,前轴承组件和后轴承组件的轴承安装方向相反,前轴承组件上设置有振动传感器,机壳后端盖上设置有相位转速传感器组件,前轴承组件、定子组件和后轴承组件上分别设置有温度传感器组件,后轴承组件通过可轴向滑动的轴承支撑结构实现轴承润滑介质的供给。本发明具有较高的转化效率、响应速度和加工精度。

Description

一种低噪斜分数槽紧凑型永磁同步精密磨削电主轴
技术领域
本发明属于加工装备技术领域,具体涉及一种低噪斜分数槽紧凑型永磁同步精密磨削电主轴。
背景技术
现代装备制造业向着高速、高效、高精度的方向发展,尤其是在精密加工场景下,制品的加工质量对于精密加工装备的依赖程度越来越高,高精度电主轴作为数控加工装备的核心部件,其精密程度已成为精密数控加工装备制造精度水平的重要体现。精密磨削加工是航空航天、高档汽车零部件、精密医疗设备等领域必不可少的重要加工工艺,精密磨削电主轴则是对磨削加工精度起到决定作用的关键部件。然而目前现有的磨削主轴具有以下几方面的不足:
1、传统的磨削主轴采用机械主轴的形式,利用传动机构将电机动力传递至主轴实现磨削,精密磨削系统中由于传递机构的引入会导致整机效率的下降、系统响应时间的延长和整机加工精度的降低;
2、现有的磨削电主轴的主轴转子和电机转子大多采用分立式结构,再通过配合结构将其二者装配为一体,这种方式的系统集成度差,体积也相对较大,并且,在制造过程中引入了大量的配合误差,不利于发挥高精度磨削装备的精密性;
3、现有的磨削电主轴具有较高的齿槽转矩和噪声,主轴稳定性差,极大降低电主轴加工精度;
4、现有的磨削电主轴通常无法实现性能自检测功能,不利于对主轴状态进行实时检测和诊断,不符合现代智能化设备发展方向。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种低噪斜分数槽紧凑型永磁同步精密磨削电主轴,解决现有磨削主轴精度低、稳定性差、噪声高、集成度低的问题。
本发明采用以下技术方案:
一种低噪斜分数槽紧凑型永磁同步精密磨削电主轴,包括主体机壳,主体机壳内设置有定子组件,定子组件套装在转子组件的转子转轴上,主体机壳与定子组件之间设置有主轴冷却液容腔,主体机壳的一端依次设置有前轴承组件和机壳前端盖,另一端依次设置有后轴承组件和机壳后端盖,前轴承组件和后轴承组件的轴承安装方向相反,前轴承组件上设置有振动传感器,机壳后端盖上设置有相位转速传感器组件,前轴承组件、定子组件和后轴承组件上分别设置有温度传感器组件,后轴承组件通过可轴向滑动的轴承支撑结构实现轴承润滑介质的供给。
具体的,主体机壳上设置有第一凹槽,定子组件设置在主轴冷却液密封套内,第一凹槽和主轴冷却液密封套采用过盈配合构成主轴冷却液容腔,主轴冷却液容腔与主轴冷却液进水通道和主轴冷却液出水通道连接,主轴冷却液进水通道与第一管接头和冷却液进水管连接,主轴冷却液出水通道与第二管接头和冷却液出水管连接,通过主轴冷却液的循环实现电主轴冷却。
进一步的,第一凹槽的两侧分别设置有第二凹槽和第三凹槽,主轴冷却液密封套的两端与主体机壳上的第二凹槽和第三凹槽内的密封圈配合,利用主轴冷却液密封套将密封圈压紧;主轴冷却液进水通道、主轴冷却液出水通道和电机导线通道沿着主体机壳径向方向具有相应夹角分布排列。
具体的,前轴承组件包括前轴承壳,前轴承壳固定在主体机壳的前端,前轴承壳内部具有前轴承润滑介质通道,前轴承壳的端面与定子组件之间设置有间隙,前轴承润滑介质通道连接第三管接头和前润滑介质导管,用于将润滑介质供应至前轴承组件置;前轴承组件上设置有第一前轴承和第二前轴承,振动传感器贴合第一前轴承的外圈安装,第一前轴承靠近主轴前端面的中心位置处设置有第一温度传感器。
进一步的,第二前轴承靠近主轴后端面并与前轴承壳的轴承安装定位配合固定,第一前轴承和第二前轴承之间安装有前导液环,前导液环的两端具有若干个导液孔引导润滑介质进入第一前轴承和第二前轴承,实现第一前轴承和第二前轴承的润滑和冷却;第一安装孔的出口位置具有密封套管。
具体的,后轴承组件包括第一后轴承和第二后轴承,第一后轴承靠近主轴前端面且其轴承外圈与滑动轴承座安装固定,第二后轴承靠近主轴后端面并与滑动轴承座的轴承安装定位配合固定,第一后轴承和第二后轴承之间安装有后导液环,后导液环的两端沿径向方向具有若干个导液孔引导润滑介质进入第一后轴承和第二后轴承,实现第一后轴承和第二后轴承的润滑和冷却,主机机壳和滑动轴承座之间设置有滑动座套。
进一步的,滑动轴承座具有后轴承润滑介质通道,后轴承润滑介质通道与第四管接头和后润滑介质导管连接,用于将润滑介质供应至后轴承组件位置;滑动轴承座上设置有若干个用于安装预紧力弹簧的第三安装孔,预紧力弹簧内嵌在第三安装孔之中并通过与主体机壳的预紧力定位槽的配合输出轴承预紧力;滑动轴承座还具有第四安装孔,第四安装孔内具有第二温度传感器,用于测试后轴承组件的温度变化情况。
具体的,机壳后端盖位于电主轴最后端并具有第一让位孔、第二让位孔、第三让位孔、第四让位孔和第五让位孔,第一让位孔用于引导安装第一管接头,第二让位孔用于引导安装第二管接头,第三让位孔用于引导安装第四管接头,第四让位孔用于电机供电线路穿过,第五让位孔用于引导第二温度传感器导线穿过,相位转速传感器组件的相位转速传感器读数头及相位转速传感器线路板安装于机壳后端盖上,用于获取电主轴运行状态信息。
具体的,转子转轴的中段设置有若干个磁钢安装槽,磁钢安装槽沿转子转轴径向方向均匀分布ng个,每个磁钢安装槽内安装有np个转子磁钢片,其中ng、np不小于2,采用灌封和磁钢保护套将转子磁钢片紧固在转子转轴外侧,转子转轴在转子磁钢片两侧安装有前平衡环和后平衡环,前平衡环与第二前轴承的内圈配合定位,后平衡环与第一后轴承的内圈配合定位。
具体的,定子组件包括定子铁芯,定子铁芯由若干片硅钢片堆叠而成,定子铁芯具有若干个倾斜的绕组绕线槽,对于极数为np、相数为nm的电主轴电机,每极每相槽数q=ns/(npnm)为分数,若q最简分数的分母为d,则ns与d的最小公倍数为nl,绕组绕线槽的倾斜角度为θg=2π/nl;绕组绕线槽内缠绕若干圈相互并绕的绕组绕线,绕组绕线内部嵌入有第三温度传感器并与电机供电线路连接,第三温度传感器用于测试定子组件的温度变化情况,绕组绕线的端面利用灌封实现绕线固化定位。与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:
本发明一种低噪斜分数槽紧凑型永磁同步精密磨削电主轴,采用永磁同步电机作为电主轴的核心动力部件,由此使得本发明的电主轴动力部件与主轴之间没有传递机构,相对于传统的机械式磨削主轴具有较高的转化效率、响应速度和加工精度。
进一步的,主体机壳中部具有主轴冷却液容腔,主轴冷却液密封套两端与主体机壳上的第二凹槽和第三凹槽内的密封圈配合,用于防止主轴冷却液泄露,主体机壳的主轴冷却液容腔与主轴冷却液进水通道和主轴冷却液出水通道相连接,利用主轴冷却液的循环实现电主轴的冷却。
进一步的,本发明磨削电主轴的后轴承组件具有滑动轴承座结构,该结构有效促进了电主轴前、后轴承预紧力的加载,并且在电主轴高速高精度运行过程中,能够有效释放由于发热等因素导致电主轴轴向长度变化而产生的应力,防止电主轴前、后轴承在此情况下由于承受了过大的载荷而导致抱死或损坏。
进一步的,本发明磨削电主轴的主轴转子和电机转子为紧凑型一体化结构,电主轴电机的转子磁钢片直接安装在转子转轴的磁钢安装槽内,转子转轴既是电机转子的铁芯又是电主轴的动力转轴,比传统的磨削电主轴具有更高的集成度,且有效避免了由于主轴转子和电机转子之间的装配而产生的误差,极大的提高了磨削电主轴的加工精度。
进一步的,本发明磨削电主轴的定子采用具有倾斜结构的分数槽绕组形式,相较于常规的永磁同步电机而言,具有更低的齿槽转矩和更小的转矩波动,由此使得电主轴电机具有更低的运行噪声,提高了主轴运行的稳定性,对于磨削电主轴加工精度的提高具有极大的促进作用。
进一步的,本发明磨削电主轴利用振动传感器和温度传感器的预制安装实现电主轴轴承振动和关键部件温度的在线监控功能,可以利用振动测试结果实时反馈主轴转子动平衡状态、轴承及其他转动部件故障特征,并可以为电主轴在线动平衡调整装置提供必要的振动数据,预制安装的温度传感器则可以反映关键部件的温度变化情况,基于温度测试结果构建和修正主轴模拟温度场仿真结果,配合动态补偿装置实现磨削电主轴动态温度测试结果的加工精度在线补偿。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明电主轴结构示意图;
图2为本发明转子组件剖面图。
其中:5.定子组件;6.相位转速传感器组件;7.振动传感器;9.主体机壳;10.前轴承壳;11.机壳前端盖;13.主轴冷却液容腔;26.电机供电线路;33.第一温度传感器;34.第一前轴承;35.第二前轴承;38.第一后轴承;39.第二后轴承;42.预紧力弹簧;43.滑动座套;52.第二温度传感器;60.转子转轴;62.转子磁钢片;63.灌封;64.磁钢保护套;65.前平衡环;66.后平衡环;69.前锁紧螺母;70.后锁紧螺母。
具体实施方式
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1,本发明一种低噪斜分数槽紧凑型永磁同步精密磨削电主轴,包括机壳组件、前轴承组件、后轴承组件、转子组件、定子组件5、相位转速传感器组件6、振动传感器7、温度传感器组件。
机壳组件的核心是主体机壳9,主体机壳9内设置有定子组件5,定子组件5套装在转子组件的转子转轴60上,定子组件5位于主体机壳9的中部,主体机壳9与定子组件5之间设置有主轴冷却液容腔13,主体机壳9的一端依次设置有前轴承组件和机壳前端盖11,另一端依次设置有后轴承组件和机壳后端盖,前轴承组件上设置有振动传感器7,机壳后端盖上设置有相位转速传感器组件6,前轴承组件、定子组件5和后轴承组件上分别设置有温度传感器组件,后轴承组件通过可轴向滑动的轴承支撑结构实现轴承润滑介质的供给。
主体机壳9上设置有第一凹槽,定子组件5设置在主轴冷却液密封套内,第一凹槽和主轴冷却液密封套采用过盈配合构成主轴冷却液容腔13,配合面需要保证冷却液能够承受供液压力并且不会发生冷却液溢出的现象,为进一步防止主轴冷却液的泄露溢出,主轴冷却液密封套两端与主体机壳9上的第二凹槽和第三凹槽内的密封圈配合,并利用主轴冷却液密封套将密封圈压紧,第二凹槽和第三凹槽分别位于第一凹槽两侧,主体机壳9的主轴冷却液容腔13与主轴冷却液进水通道和主轴冷却液出水通道连接,主轴冷却液进水通道与第一管接头和冷却液进水管相连,相似的,主轴冷却液出水通道与第二管接头和冷却液出水管相连,从而利用主轴冷却液的循环实现电主轴的冷却,主体机壳9的主轴冷却液进水通道、主轴冷却液出水通道和电机导线通道沿着主体机壳9径向方向具有相应夹角分布排列。
主体机壳9还具有电机导线通道,用于放置定子组件5的电机供电线路26。
前轴承组件包括前轴承壳10,前轴承壳10为前轴承组件提供安装底座和安装定位,并通过沉头螺母固定安装在主体机壳9前端,且需要保证前轴承壳10的端面与定子组件之间存在间隙,在其内部具有前轴承润滑介质通道。
前轴承壳10具有前轴承润滑介质通道并连接安装第三管接头和前润滑介质导管,用于将润滑介质供应至前轴承组件位置,润滑介质通道及结构部件可满足油气润滑、油雾润滑等多种润滑方式的需要。
前轴承壳10外侧具有第一安装孔用于安装振动传感器7,并利用中空的密封套管将传感器线缆引出,振动传感器7贴合前轴承组件安装,用于测试前轴承组件的振动情况,第一安装孔的出口位置具有密封套管,用于防止外部污染物进入第一安装孔影响振动传感器7的测试,第一安装孔的直径应大于振动传感器7最大外径,以免前轴承壳10的振动影响测试结果准确性。
前轴承壳10外侧的第二安装孔用于安装第一温度传感器33,可以精确测试前轴承组件的在主轴运行过程中的温度变化情况。
前轴承组件具有第一前轴承34、第二前轴承35和前导液环,第一前轴承34靠近主轴前端面且其中心位置对准第二安装孔30中心,第二前轴承35靠近主轴后端面并与前轴承壳10的轴承安装定位配合固定,第一前轴承34和第二前轴承35之间安装有前导液环36,前导液环36的两端具有若干个导液孔37引导润滑介质进入第一前轴承34和第二前轴承35,从而实现第一前轴承34和第二前轴承35的润滑和冷却。
振动传感器7贴合第一前轴承34外圈安装,用于测试前轴承组件在电主轴动态运行情况下的振动情况,振动传感器7可以采用振动加速度传感器或振动速度传感器,测试结果可用于电主轴初始动平衡状态的调整,也可以为电主轴在线运行过程中在线动平衡装置提供必要的测试数据。
机壳前端盖11位于电主轴最前端并利用螺丝固定,用于保护和固定前轴承组件的轴承外圈,机壳前端盖11上的安装孔位为沉头孔,以此保证安装螺丝不能够超出前端面,机壳前端盖11的前轴承定位槽用于压紧第一前轴承34外圈,机壳前端盖11的内孔直径大于转子转轴60上的前锁紧螺母69最大外径,以免与运转中的转子转轴60产生干涉。
后轴承组件具有可轴向滑动的轴承支撑结构,可实现轴承润滑介质的供给,具备轴承预紧力加载功能,能够适应电主轴运行过程中的变载,
后轴承组件包括第一后轴承、第二后轴承、后导液环、滑动轴承座、预紧力弹簧42和滑动座套43,第一后轴承38靠近主轴前端面且其轴承外圈与滑动轴承座安装固定,第二后轴承39靠近主轴后端面并与滑动轴承座的轴承安装定位配合固定,第一后轴承38和第二后轴承39之间安装有后导液环,后导液环的两端沿径向方向具有若干个导液孔引导润滑介质进入第一后轴承38和第二后轴承39,从而实现第一后轴承38和第二后轴承39的润滑和冷却。
滑动轴承座具有后轴承润滑介质通道,后轴承润滑介质通道与第四管接头和后润滑介质导管相连接,用于将润滑介质供应至后轴承组件位置。
滑动轴承座具有若干个第三安装孔用于安装预紧力弹簧,预紧力弹簧内嵌在第三安装孔之中并通过与主体机壳9的预紧力定位槽的配合输出轴承预紧力。
滑动轴承座还具有第四安装孔,第四安装孔内具有第二温度传感器52,用于测试后轴承组件3的温度变化情况在电主轴运行过程中由于温度的升高将使得转子转轴60产生较小的热膨胀,尽管微小但足以影响轴承预紧情况,对电主轴的安全稳定运行带来极大的威胁,而此时由于本发明滑动座套的存在使得滑动轴承座以及与其相连接的各部件可沿轴向方向滑动,以此解决轴承预紧力变化所带来的诸多问题,从而提高电主轴的安全性和加工精度。
滑动座套位于主体机壳9与滑动轴承座之间,使得滑动轴承座以及与其相连接的各部件可沿轴向方向滑动。
第三安装孔沿滑动轴承座径向方向均匀分布有nh个,弹性系数为k的预紧力弹簧同样有nh个并与预紧力定位槽压紧,当压缩量为l时滑动轴承座所承受的预紧力即为Fp=nhkl。
后导液环起到定位第一后轴承38和第二后轴承39间距的作用,第一后轴承38和第二后轴承39的安装方向应与第一前轴承34和第二前轴承35的安装方向相反。
机壳后端盖位于电主轴最后端并具有第一让位孔、第二让位孔、第三让位孔、第四让位孔和第五让位孔,第一让位孔用于引导安装第一管接头,第二让位孔用于引导安装第二管接头,第三让位孔用于引导安装第四管接头,第四让位孔用于电机供电线路穿过,第五让位孔用于引导第二温度传感器52导线穿过,机壳后端盖还具有相位转速传感器组件6安装位。
让位孔内径大于让位部件的最大外径,相位转速传感器组件6的相位转速传感器读数头及相位转速传感器线路板安装于机壳后端盖上,安转过程中应保证相位转速传感器读数头与转子转轴60最后端的码盘保持合适的距离,以保证相位转速传感器组件6能够准确获取电主轴运行状态信息。
请参阅图2,转子组件采用一体化紧凑结构,将电机转子和电主轴转子合二为一,省略了两者之间的安装结构,转子组件的各个部件由转子转轴60承载,转子转轴60中段具有若干个磁钢安装槽,磁钢安装槽沿转子转轴60径向方向均匀分布ng个,每个磁钢安装槽内安装有np个转子磁钢片62,其中ng、np不小于2,采用灌封63和磁钢保护套64将转子磁钢片62紧固在转子转轴60外侧,磁钢保护套64可为紧密缠绕的碳布、碳纤维管或者薄壁钛合金管等非强导磁材料,转子转轴60在转子磁钢片62两侧安装有前平衡环65和后平衡环66,前平衡环65与第二前轴承35的内圈配合定位,后平衡环66与第一后轴承38的内圈配合定位。
转子转轴60具有前轴承内圈定位套和后轴承内圈定位套,前轴承内圈定位套位于第一前轴承34内圈和第二前轴承内圈35之间用于对两轴承位置进行定位。后轴承内圈定位套位于第一后轴承38内圈和第二后轴承39内圈之间用于对两轴承位置进行定位。
第一前轴承34内圈利用前锁紧螺母69安装定位,第二后轴承39内圈利用后锁紧螺母70安装定位,前锁紧螺母69沿圆周方向具有若干个前安装配重孔并利用与主轴旋向相反内螺纹固定在转子转轴上,后锁紧螺母70沿圆周方向具有若干个后安装配重孔并利用与主轴旋向相反内螺纹固定在转子转轴上。
在转子转轴60上第二前轴承35内圈和第一后轴承38内圈的定位由前平衡环65和后平衡环66实现,并且前平衡环65和后平衡环66可用于转子组件在加工制造过程中的动平衡质量调整,通常采用去重的方式,第一前轴承34内圈和第二后轴承39内圈的定位则由前锁紧螺母69和后锁紧螺母70实现,同时前锁紧螺母69和后锁紧螺母70还可以用于电主轴装配完成后动平衡状态修正和使用过衡中的动平衡状态调整,可以在前安装配重孔和后安装配重孔内添加质量配重块的方式实现动平衡调整功能,前安装配重孔和后安装配重孔沿转子转轴60径向方向均匀分布nb个,其中nb通常需要满足nb≥4,相位转速传感器组件6的码盘应安装在转子转轴60的中心位置,以免影响电主轴在运行工况下的动平衡状态。
转子转轴60最前端具有磨削加工工具安装接口,转子转轴60后端具有相位转速传感器组件6安装位。
定子组件5套装主轴冷却液密封套的内侧,定子组件5的定子铁芯由若干片硅钢片堆叠而成,定子铁芯的特征在于具有若干个倾斜的绕组绕线槽且每极每相槽数为分数,绕组绕线槽内紧密缠绕若干圈相互并绕的绕组绕线,绕组绕线内部嵌入第三温度传感器并与电机供电线路相连接,绕组绕线端面利用灌封实现绕线固化定位。
硅钢片之间应存在良好的绝缘性能,利用具有倾斜角度的治具堆叠并利用液压压紧,由硅钢片堆叠而成的定子铁芯具有ns个倾斜的绕组绕线槽,绕组绕线槽的特征在于,对于极数为np、相数为nm的电主轴电机,每极每相槽数q=ns/(npnm)为分数,若q最简分数的分母为d,则ns与d的最小公倍数为nl,由此可以得到绕组绕线槽的倾斜角度应为θg=2π/nl,以此削弱电动势和磁动势的谐波,提高电机运行平稳性,绕组绕线槽内的绕组绕线嵌入第三温度传感器,用于测试定子组件5的温度变化情况。
转子组件最大外径与定子组件5最小内径之间构成电机气隙。
相位转速传感器组件6包括码盘、相位转速传感器读数头及相位转速传感器线路板,码盘安装固定在转子组件的转子转轴60最后端,相位转速传感器读数头及相位转速传感器线路板安装于机壳后端盖的特定安装位。
温度传感器组件包括第一温度传感器33、第二温度传感器52、第三温度传感器和温度测试信号处理模块,温度测试信号处理模块用于温度传感器的供电、信号采集、模数转换及数据传输通信。
以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低噪斜分数槽紧凑型永磁同步精密磨削电主轴,其特征在于,包括主体机壳(9),主体机壳(9)内设置有定子组件(5),定子组件(5)套装在转子组件的转子转轴(60)上,主体机壳(9)与定子组件(5)之间设置有主轴冷却液容腔(13),主体机壳(9)的一端依次设置有前轴承组件和机壳前端盖(11),另一端依次设置有后轴承组件和机壳后端盖,前轴承组件和后轴承组件的轴承安装方向相反,前轴承组件上设置有振动传感器(7),机壳后端盖上设置有相位转速传感器组件(6),前轴承组件、定子组件(5)和后轴承组件上分别设置有温度传感器组件,后轴承组件通过可轴向滑动的轴承支撑结构实现轴承润滑介质的供给。
2.根据权利要求1所述的低噪斜分数槽紧凑型永磁同步精密磨削电主轴,其特征在于,主体机壳(9)上设置有第一凹槽,定子组件(5)设置在主轴冷却液密封套内,第一凹槽和主轴冷却液密封套采用过盈配合构成主轴冷却液容腔(13),主轴冷却液容腔(13)与主轴冷却液进水通道和主轴冷却液出水通道连接,主轴冷却液进水通道与第一管接头和冷却液进水管连接,主轴冷却液出水通道与第二管接头和冷却液出水管连接,通过主轴冷却液的循环实现电主轴冷却。
3.根据权利要求2所述的低噪斜分数槽紧凑型永磁同步精密磨削电主轴,其特征在于,第一凹槽的两侧分别设置有第二凹槽和第三凹槽,主轴冷却液密封套的两端与主体机壳(9)上的第二凹槽和第三凹槽内的密封圈配合,利用主轴冷却液密封套将密封圈压紧;主轴冷却液进水通道、主轴冷却液出水通道和电机导线通道沿着主体机壳(9)径向方向具有相应夹角分布排列。
4.根据权利要求1所述的低噪斜分数槽紧凑型永磁同步精密磨削电主轴,其特征在于,前轴承组件包括前轴承壳(10),前轴承壳(10)固定在主体机壳(9)的前端,前轴承壳(10)内部具有前轴承润滑介质通道,前轴承壳(10)的端面与定子组件之间设置有间隙,前轴承润滑介质通道连接第三管接头和前润滑介质导管,用于将润滑介质供应至前轴承组件置;前轴承组件上设置有第一前轴承(34)和第二前轴承(35),振动传感器(7)贴合第一前轴承(34)的外圈安装,第一前轴承(34)靠近主轴前端面的中心位置处设置有第一温度传感器(33)。
5.根据权利要求4所述的低噪斜分数槽紧凑型永磁同步精密磨削电主轴,其特征在于,第二前轴承(35)靠近主轴后端面并与前轴承壳(10)的轴承安装定位配合固定,第一前轴承(34)和第二前轴承(35)之间安装有前导液环,前导液环的两端具有若干个导液孔引导润滑介质进入第一前轴承(34)和第二前轴承(35),实现第一前轴承(34)和第二前轴承(35)的润滑和冷却;第一安装孔的出口位置具有密封套管。
6.根据权利要求1所述的低噪斜分数槽紧凑型永磁同步精密磨削电主轴,其特征在于,后轴承组件包括第一后轴承(38)和第二后轴承(39),第一后轴承(38)靠近主轴前端面且其轴承外圈与滑动轴承座安装固定,第二后轴承(39)靠近主轴后端面并与滑动轴承座的轴承安装定位配合固定,第一后轴承(38)和第二后轴承(39)之间安装有后导液环,后导液环的两端沿径向方向具有若干个导液孔引导润滑介质进入第一后轴承(38)和第二后轴承(39),实现第一后轴承(38)和第二后轴承(39)的润滑和冷却,主机机壳和滑动轴承座之间设置有滑动座套。
7.根据权利要求6所述的低噪斜分数槽紧凑型永磁同步精密磨削电主轴,其特征在于,滑动轴承座具有后轴承润滑介质通道,后轴承润滑介质通道与第四管接头和后润滑介质导管连接,用于将润滑介质供应至后轴承组件位置;滑动轴承座上设置有若干个用于安装预紧力弹簧的第三安装孔,预紧力弹簧内嵌在第三安装孔之中并通过与主体机壳(9)的预紧力定位槽的配合输出轴承预紧力;滑动轴承座还具有第四安装孔,第四安装孔内具有第二温度传感器,用于测试后轴承组件的温度变化情况。
8.根据权利要求1所述的低噪斜分数槽紧凑型永磁同步精密磨削电主轴,其特征在于,机壳后端盖位于电主轴最后端并具有第一让位孔、第二让位孔、第三让位孔、第四让位孔和第五让位孔,第一让位孔用于引导安装第一管接头,第二让位孔用于引导安装第二管接头,第三让位孔用于引导安装第四管接头,第四让位孔用于电机供电线路穿过,第五让位孔用于引导第二温度传感器导线穿过,相位转速传感器组件(6)的相位转速传感器读数头及相位转速传感器线路板安装于机壳后端盖上,用于获取电主轴运行状态信息。
9.根据权利要求1所述的低噪斜分数槽紧凑型永磁同步精密磨削电主轴,其特征在于,转子转轴(60)的中段设置有若干个磁钢安装槽,磁钢安装槽沿转子转轴(60)径向方向均匀分布ng个,每个磁钢安装槽内安装有np个转子磁钢片(62),其中ng、np不小于2,采用灌封(63)和磁钢保护套(64)将转子磁钢片(62)紧固在转子转轴(60)外侧,转子转轴(60)在转子磁钢片(62)两侧安装有前平衡环(65)和后平衡环(66),前平衡环(65)与第二前轴承(35)的内圈配合定位,后平衡环(66)与第一后轴承(38)的内圈配合定位。
10.根据权利要求1所述的低噪斜分数槽紧凑型永磁同步精密磨削电主轴,其特征在于,定子组件包括定子铁芯,定子铁芯由若干片硅钢片堆叠而成,定子铁芯具有若干个倾斜的绕组绕线槽,对于极数为np、相数为nm的电主轴电机,每极每相槽数q=ns/(npnm)为分数,若q最简分数的分母为d,则ns与d的最小公倍数为nl,绕组绕线槽的倾斜角度为θg=2π/nl;绕组绕线槽内缠绕若干圈相互并绕的绕组绕线,绕组绕线内部嵌入有第三温度传感器并与电机供电线路连接,第三温度传感器用于测试定子组件(5)的温度变化情况,绕组绕线的端面利用灌封实现绕线固化定位。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112338215A (zh) * 2020-11-10 2021-02-09 井冈山大学 一种便于实现二次动平衡的高速主轴
CN114243981A (zh) * 2022-01-10 2022-03-25 卧龙电气驱动集团股份有限公司 一种永磁外转子电机

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112338215A (zh) * 2020-11-10 2021-02-09 井冈山大学 一种便于实现二次动平衡的高速主轴
CN112338215B (zh) * 2020-11-10 2024-05-03 井冈山大学 一种便于实现二次动平衡的高速主轴调节方法
CN114243981A (zh) * 2022-01-10 2022-03-25 卧龙电气驱动集团股份有限公司 一种永磁外转子电机

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