CN112548127A - 电主轴、机床 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电主轴、机床，其中的电主轴，包括芯轴、轴套，所述芯轴的两个轴端通过轴承架设于所述轴套的中心孔内，所述轴套的中心孔孔壁上套装有电机定子，所述电机定子包括定子铁芯，所述定子铁芯上具有多根脉动热管，多根所述脉动热管沿所述定子铁芯的轴向贯通所述定子铁芯的两端，所述定子铁芯的第一轴向端面上还设有第一冷却室，多个所述脉动热管与所述第一轴向端面相对应的一端处于所述第一冷却室的腔体内，所述第一冷却室的腔体与外部冷却源的冷却介质贯通。根据本发明，综合采用脉动热管、第一冷却室对电主轴内部发热部件进行导热、散热，冷却结构简单、紧凑，冷却效率更高、冷却效果更好。

Description

电主轴、机床

技术领域

本发明属于机床制造技术领域，具体涉及一种电主轴、机床。

背景技术

随着高速切削技术的发展，高速电主轴的散热问题成为热点问题。轴承发热主要来源于轴承滚动体与轴承内外圈之间的摩擦，内置电机损耗主要来自定子铁芯的铁损、绕组的铜损以及转子铁芯的铁损，电机发热量一般占整个主轴发热量的80％以上。

目前针对内置电机定子铁芯与绕组损耗发热，设置的常见冷却方法是在电机定子外圆面套设一个冷却套，再设置相应出\入口流道，这种方法的优点是流道通入冷却液后热交换能力大幅提升，最大的缺点是流道与实际的热源存在一定的距离，导热性能一般。较大一部分的现有技术针对电主轴或电机的导热问题设置脉动热管结构，主要是利用脉动热管的高效导热性能，然而在电主轴上未见导热、散热均满意的方案。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种电主轴、机床，综合采用脉动热管、第一冷却室对电主轴内部发热部件进行导热、散热，冷却结构简单、紧凑，冷却效率更高、冷却效果更好。

为了解决上述问题，本发明提供一种电主轴，包括芯轴、轴套，所述芯轴的两个轴端通过轴承架设于所述轴套的中心孔内，所述轴套的中心孔孔壁上套装有电机定子，所述电机定子包括定子铁芯，所述定子铁芯上具有多根脉动热管，多根所述脉动热管沿所述定子铁芯的轴向贯通所述定子铁芯的两端，所述定子铁芯的第一轴向端面上还设有第一冷却室，多个所述脉动热管与所述第一轴向端面相对应的一端处于所述第一冷却室的腔体内，所述第一冷却室的腔体与外部冷却源的冷却介质贯通。

优选地，所述第一冷却室包括第一环壁、第二环壁、端头堵板，所述第一环壁与所述第二环壁同心间隔设置所述端头堵板处于所述第一环壁与所述第二环壁的同一侧以在所述第一环壁与所述第二环壁之间形成所述腔体，所述第一冷却室的开口侧连接于所述定子铁芯的第一轴向端面上。

优选地，所述第一冷却室的开口侧与所述定子铁芯之间粘结或者焊接。

优选地，所述第二环壁的相对两侧上设有进口和出口，所述进口及所述出口分别与所述外部冷却源的冷却介质贯通。

优选地，所述端头堵板的外侧壁上设有散热翅片。

优选地，所述电主轴还包括第二冷却室，所述第二冷却室连接于所述定子铁芯具有的第二轴向端面上，多个所述脉动热管与所述第二轴向端面相对应的一端处于所述第二冷却室内；和/或，所述脉动热管在所述定子铁芯的轴向上呈蛇形延伸。

优选地，所述芯轴上还套装有第一风扇及电机转子，所述第一风扇处于所述电机转子与所述第一轴向端面相对应的轴承之间。

优选地，所述芯轴上还套装有第二风扇，所述第二风扇处于所述电机转子与所述第二轴向端面相对应的轴承之间。

优选地，所述第一风扇与所述芯轴之间过盈套装；和/或，所述第二风扇与所述芯轴之间过盈套装。

本发明还提供一种机床，包括上述的电主轴。

本发明提供的一种电主轴、机床，通过在所述定子铁芯上设置多根所述脉动热管实现对所述定子铁芯的热量的传导转移，通过在所述定子铁芯的轴向端面上设置所述第一冷却室实现对所述脉动热管传导热量的及时散除，同时由于所述第一冷却室被设置在所述轴套的内部，从而利于所述芯轴及轴承处的热量由轴套内向轴套外的高效散除，且有效减少了导热、散热路径长度，也即本发明综合采用脉动热管、第一冷却室对电主轴内部发热部件也即前述的电机定子、电机转子、芯轴以及轴承进行导热、散热，综合采用脉动热管、第一冷却室对电主轴内部发热部件进行导热、散热，冷却结构简单、紧凑，冷却效率更高、冷却效果更好。

附图说明

图1为本发明一种实施例的电主轴的内部结构示意图；

图2为图1中的定子铁芯与脉动热管的装配结构示意图；

图3为图1中的第一冷却室或者第二冷却室的立体结构示意图。

附图标记表示为：

1、芯轴；11、轴承；12、电机转子；2、轴套；21、电机定子；211、定子铁芯；212、定子绕组；3、脉动热管；4、第一冷却室；41、第一环壁；42、第二环壁；421、进口；422、出口；43、端头堵板；5、第二冷却室；6、第一风扇；7、第二风扇；81、轴承座；91、外隔圈；92、内隔圈；93、隔圈。

具体实施方式

结合参见图1至图3所示，根据本发明的实施例，提供一种电主轴，包括芯轴1、轴套2，所述芯轴1的两个轴端通过轴承11架设于所述轴套2的中心孔内，所述芯轴1上套装有电机转子12，所述轴套2的中心孔孔壁上套装有电机定子21，所述电机定子21包括定子铁芯211以及绕设于所述定子铁芯211的齿上的定子绕组212，所述定子铁芯211上具有多根脉动热管3，多根所述脉动热管3沿所述定子铁芯211的轴向贯通所述定子铁芯211的两端，所述定子铁芯211的第一轴向端面上还设有第一冷却室4，多个所述脉动热管3与所述第一轴向端面相对应的一端处于所述第一冷却室4的腔体内，所述第一冷却室4的腔体与外部冷却源的冷却介质贯通。该技术方案中，通过在所述定子铁芯211上设置多根所述脉动热管3实现对所述定子铁芯211的热量的传导转移，通过在所述定子铁芯211的轴向端面上设置所述第一冷却室4实现对所述脉动热管3传导热量的及时散除，同时由于所述第一冷却室4被设置在所述轴套2的内部，从而利于所述芯轴1及轴承11处的热量由轴套2内向轴套2外的高效散除，且有效减少了导热、散热路径长度，也即本发明综合采用脉动热管、第一冷却室对电主轴内部发热部件也即前述的电机定子21、电机转子12、芯轴1以及轴承11进行导热、散热，冷却结构简单、紧凑，冷却效率更高、冷却效果更好。所述外部冷却源例如可以是水冷机组，当然还可以是油冷等具有冷却功能的机组。

而可以理解的是，所述定子铁芯211上构造有多个沿其轴向贯通的通孔，多个所述脉动热管3以管束的方式分别插装于所述多个通孔内，并至少凸出于所述定子铁芯211的一个轴向端面；所述脉动热管3在所述定子铁芯211的轴向上呈蛇形延伸，以能够提升所述脉动热管3与所述定子铁芯211的接触面积。

作为所述第一冷却室4的一种具体实施方式，优选地，所述第一冷却室4包括第一环壁41、第二环壁42、端头堵板43，所述第一环壁41与所述第二环壁42同心间隔设置所述端头堵板43处于所述第一环壁41与所述第二环壁42的同一侧以在所述第一环壁41与所述第二环壁42之间形成所述腔体，所述第一冷却室4的开口侧连接于所述定子铁芯211的第一轴向端面上，具体的，所述第一冷却室4的开口侧与所述定子铁芯211之间粘结或者焊接，当采用焊接的方式时，为了防止焊接可能出现的漏点，可以在焊缝上涂抹密封胶。该技术方案中的第一冷却室4结构极为简单，在电主轴的具体组装过程中，可以将所述第一冷却室4与所述定子铁芯211组装为一体之后再与轴套2的中心孔组装。

所述第二环壁42的相对两侧上设有进口421和出口422，以使所述外部冷却源的冷却介质能够由所述进口421进入所述腔体后从所述出口422流出能够流经较大的路径，进而提高所述冷却介质的利用效率，所述进口421及所述出口422分别与所述外部冷却源的冷却介质贯通，可以理解的，所述轴套2与所述进口421、出口422的对应位置处则分别构造有相应的管口。

最好的，在所述端头堵板43的外侧壁上设置散热翅片，以提高所述第一冷却室4的壁体与所述轴套2内部的热气流的接触面积，进而提升其冷却效果。

在一些实施方式中，所述电主轴还包括第二冷却室5，其连接于所述定子铁芯211具有的第二轴向端面上，多个所述脉动热管3与所述第二轴向端面相对应的一端处于所述第二冷却室5内，以能够进一步提升对所述电主轴的冷却效果，所述第二冷却室5在具体结构上可以与所述第一冷却室4相同。

进一步地，所述芯轴1上还套装有第一风扇6，所述第一风扇6处于所述电机转子12与所述第一轴向端面相对应的轴承11之间，更进一步地，所述芯轴1上还套装有第二风扇7，所述第二风扇7处于所述电机转子12与所述第二轴向端面相对应的轴承11之间，如此在所述芯轴1被驱动旋转时，所述第一风扇6和/或第二风扇跟随所述芯轴1旋转并形成对所述轴套2内的气流的强制对流，对流的热气流与所述第一冷却室4或者第二冷却室5的壁体能够更加高效的热交换。所述第一风扇6与所述芯轴1之间过盈套装；和/或，所述第二风扇7与所述芯轴1之间过盈套装。

所述轴承11包括与第一轴向端面对应的两个第一侧轴承以及与所述第二轴向端面对应的两个第二侧轴承，两个第一侧轴承安装于所述轴套2上的轴承室中，两者之间通过外隔圈91与内隔圈92实现间隔，两个第二侧轴承则通过轴承座81安装于所述轴套2上的轴承中，所述轴承座81与所述轴承室的端部侧壁之间设有隔圈93。

所述电主轴的组装可以采用如下方式：

(1)轴芯前端各零部件组装：

首先，将第一侧轴承隔环(图中未示出)、第一侧轴承中的一个依次套设于芯轴1上，保证第一侧轴承内圈与芯轴1外表面过盈配合；再将另外的一个第一侧轴承及内隔圈92、外隔圈91同时嵌套于芯轴1于轴承室中，保证轴承内圈与轴芯外表面过盈配合；最后，利用力矩扳手将防尘盖以一定预紧力将第一侧轴承内圈进行预紧，从而完成轴芯前端各零部件的组装。

(2)轴芯中间各零部件组装：

轴芯第一侧的各零部件组装好后，将电机转子12套设于电机转子套上形成转子组件，将转子组件套设于芯轴1上，并按照设定的位置过盈安装第一风扇6、第二风扇7，从而完成芯轴1中间部位各零部件的组装。

(3)轴芯后端各零部件组装：

将第二侧轴承对应的隔圈、第二侧轴承等旋转部件安装在芯轴1上，保证轴承与轴芯外表面的过盈配合，最后，利用力矩扳手将防尘盖以一定预紧力将第二侧轴承内圈进行预紧，从而完成轴芯前端各零部件的组装，最后套入轴套完成组装。

根据本发明的实施例，还提供一种机床，包括上述的电主轴。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电主轴，其特征在于，包括芯轴(1)、轴套(2)，所述芯轴(1)的两个轴端通过轴承(11)架设于所述轴套(2)的中心孔内，所述轴套(2)的中心孔孔壁上套装有电机定子(21)，所述电机定子(21)包括定子铁芯(211)，所述定子铁芯(211)上具有多根脉动热管(3)，多根所述脉动热管(3)沿所述定子铁芯(211)的轴向贯通所述定子铁芯(211)的两端，所述定子铁芯(211)的第一轴向端面上还设有第一冷却室(4)，多个所述脉动热管(3)与所述第一轴向端面相对应的一端处于所述第一冷却室(4)的腔体内，所述第一冷却室(4)的腔体与外部冷却源的冷却介质贯通。

2.根据权利要求1所述的电主轴，其特征在于，所述第一冷却室(4)包括第一环壁(41)、第二环壁(42)、端头堵板(43)，所述第一环壁(41)与所述第二环壁(42)同心间隔设置所述端头堵板(43)处于所述第一环壁(41)与所述第二环壁(42)的同一侧以在所述第一环壁(41)与所述第二环壁(42)之间形成所述腔体，所述第一冷却室(4)的开口侧连接于所述定子铁芯(211)的第一轴向端面上。

3.根据权利要求2所述的电主轴，其特征在于，所述第一冷却室(4)的开口侧与所述定子铁芯(211)之间粘结或者焊接。

4.根据权利要求2所述的电主轴，其特征在于，所述第二环壁(42)的相对两侧上设有进口(421)和出口(422)，所述进口(421)及所述出口(422)分别与所述外部冷却源的冷却介质贯通。

5.根据权利要求2所述的电主轴，其特征在于，所述端头堵板(43)的外侧壁上设有散热翅片。

6.根据权利要求1所述的电主轴，其特征在于，还包括第二冷却室(5)，所述第二冷却室(5)连接于所述定子铁芯(211)具有的第二轴向端面上，多个所述脉动热管(3)与所述第二轴向端面相对应的一端处于所述第二冷却室(5)内；和/或，所述脉动热管(3)在所述定子铁芯(211)的轴向上呈蛇形延伸。

7.根据权利要求6所述的电主轴，其特征在于，所述芯轴(1)上还套装有第一风扇(6)及电机转子(12)，所述第一风扇(6)处于所述电机转子(12)与所述第一轴向端面相对应的轴承(11)之间。

8.根据权利要求7所述的电主轴，其特征在于，所述芯轴(1)上还套装有第二风扇(7)，所述第二风扇(7)处于所述电机转子(12)与所述第二轴向端面相对应的轴承(11)之间。

9.根据权利要求8所述的电主轴，其特征在于，所述第一风扇(6)与所述芯轴(1)之间过盈套装；和/或，所述第二风扇(7)与所述芯轴(1)之间过盈套装。

10.一种机床，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的电主轴。

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