CN114309680A - 冷却组件及具有其的电主轴 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种冷却组件及具有其的电主轴。其中，冷却组件包括：第一端盖；轴套，与第一端盖连接；轴套的第一端的端面具有第一连通槽和第二连通槽，轴套具有若干个第一进液通道和若干个第一出液通道；进液口通过第一连通槽与若干个第一进液通道连通，出液口通过第二连通槽与若干个第一出液通道连通，若干个第一进液通道与若干个第一出液通道一一对应地设置，各第一进液通道与其相对应的第一出液通道连通。本发明解决了现有技术中电主轴的冷却成本较高的问题。

Description

冷却组件及具有其的电主轴

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种冷却组件及具有其的电主轴。

背景技术

目前，电主轴是在智能装备数控机床领域出现的一种将主轴电机和机床主轴融为一体的主轴，相比于传统的机械主轴具有结构紧凑、振动噪音小、加工性能稳定及加工精度高等优点。然而，在电主轴运转过程中，会产生大量热量，若热量不能够及时释放，将导致电主轴内部的轴承、隔环及电机等关键零部件发生膨胀、变形，甚至卡死烧坏，影响电主轴的使用寿命。

在现有技术中，常见的电主轴冷却方式为：在前轴承座和后轴承座以及其他零件上设置冷却通道，且在电机定子的外侧设置冷却水套，将前轴承座、冷却水套和后轴承座的冷却流道依次串联，通入流动的冷却液对电主轴进行降温冷却。

然而，上述冷却方式需要额外安装冷却水套，而冷却水套的加工成本较高，同时也需要在前、后轴承座上加工十分复杂的冷却流道，增大了工作人员的劳动强度。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种冷却组件及具有其的电主轴，以解决现有技术中电主轴的冷却成本较高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种冷却组件，用于对电主轴进行冷却，冷却组件包括：第一端盖，具有进液口和出液口；轴套，轴套的第一端与第一端盖连接，以用于套设电主轴的转子和定子；轴套的第一端的端面具有第一连通槽和第二连通槽，轴套具有若干个第一进液通道和若干个第一出液通道；第二端盖，轴套的第二端与第二端盖连接；其中，进液口通过第一连通槽与若干个第一进液通道连通，出液口通过第二连通槽与若干个第一出液通道连通，若干个第一进液通道与若干个第一出液通道一一对应地设置，各第一进液通道与其相对应的第一出液通道连通。

进一步地，轴套的第一端的端面具有第三连通槽，轴套的第二端的端面具有若干个第四连通槽；轴套具有过液通道组，过液通道组包括若干个过液通道，各过液通道组内的若干个过液通道通过第三连通槽连通；至少一个第四连通槽连通第一进液通道和过液通道，至少一个第四连通槽连通第一出液通道和过液通道，相邻的两个过液通道组通过至少一个第四连通槽连通。

进一步地，沿轴套的周向，第一连通槽与第二连通槽相对设置，第三连通槽为若干个，若干个第三连通槽位于第一连通槽与第二连通槽之间。

进一步地，第一连通槽与其相邻的第三连通槽之间呈第一夹角设置，第二连通槽与其相邻的第三连通槽之间呈第二夹角设置，相邻的两个第三连通槽之间呈第三夹角设置；其中，第一夹角与第二夹角一致；和/或，第一夹角与第三夹角一致。

进一步地，第四连通槽为若干个，相邻的两个第四连通槽之间呈第四夹角设置；其中，各第四连通槽在第一端的端面上的正投影与其相邻的第一连通槽、或者第二连通槽、或者第三连通槽之间呈第五夹角A设置，第五夹角A与第四连通槽的个数n之间满足：A＝π/n。

进一步地，第一连通槽为腰形槽，第一进液通道为两个；和/或，第二连通槽为腰形槽，第一出液通道为两个。

进一步地，第三连通槽为腰形槽；和/或，第四连通槽为腰形槽；各过液通道组包括两个过液通道。

进一步地，第一进液通道的延伸方向与转子的中心轴相互平行设置，第一进液通道的延伸方向与第一出液通道的延伸方向相互平行设置；和/或，第一进液通道的延伸方向与过液通道的延伸方向一致。

进一步地，各过液通道组中两个过液通道内冷却介质的流向相反设置，各第一进液通道内冷却介质的流向一致；和/或，各第一出液通道内冷却介质的流向一致。

进一步地，第一端盖具有第二进液通道，进液口通过第二进液通道与第一连通槽连通，沿第一连通槽的延伸方向，第二进液通道位于两个第一进液通道之间。

进一步地，第一端盖具有第二出液通道，出液口通过第二出液通道与第二连通槽连通，沿第二连通槽的延伸方向，第二出液通道位于两个第一出液通道之间。

根据本发明的另一方面，提供了一种电主轴，包括定子、转子及冷却组件，定子围绕转子设置，冷却组件的轴套套设在定子和转子外；其中，冷却组件为上述的冷却组件。

应用本发明的技术方案，当需要对电主轴进行冷却降温时，向进液口内输入冷却介质，冷却介质通过第一连通槽进入第一进液通道内，由于若干个第一进液通道与若干个第一出液通道一一对应地设置，各第一进液通道与其相对应的第一出液通道连通之后，冷却介质再通过第二连通槽进入第一出液通道内，以完成冷却介质在轴套内的循环流动，进而对转子和定子进行冷却降温。

这样，与现有技术中需要在电机定子的外侧安装冷却水套相比，本申请中的冷却组件在轴套上设置连通槽、第一进液通道及第一出液通道，以使冷却介质在轴套内的流动，进而实现了冷却介质对转子和定子的冷却降温，解决了现有技术中电主轴的冷却成本较高的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的电主轴的实施例的俯视图；

图2示出了图1中的电主轴的B-B向剖视图；

图3示出了图1中的电主轴的C-C向剖视图；

图4示出了根据本发明的冷却组件的实施例的轴套的主视图；

图5示出了图4中的轴套的D向示意图；

图6示出了图4中的轴套的E向示意图；以及

图7示出了图4中的冷却组件内冷却介质的流向图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、第一端盖；11、进液口；12、出液口；13、第二进液通道；14、第二出液通道；20、轴套；21、第一连通槽；22、第二连通槽；23、第三连通槽；24、第四连通槽；25、第一进液通道；26、第一出液通道；27、过液通道；30、转子；40、定子；50、第二端盖；60、第一轴承结构；70、第二轴承结构。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

为了解决现有技术中电主轴的冷却成本较高的问题，本申请提供了一种冷却组件及具有其的电主轴。

如图1至图7所示，冷却组件用于对电主轴进行冷却，冷却组件包括第一端盖10、轴套20及第二端盖50。第一端盖10具有进液口11和出液口12。轴套20的第一端与第一端盖10连接，以用于套设电主轴的转子30和定子40。轴套20的第一端的端面具有第一连通槽21和第二连通槽22，轴套20具有若干个第一进液通道25、若干个第一出液通道26及过液通道组，过液通道组包括若干个过液通道27。轴套20的第二端与第二端盖50连接。其中，进液口11通过第一连通槽21与若干个第一进液通道25连通，出液口12通过第二连通槽22与若干个第一出液通道26连通，若干个第一进液通道25与若干个第一出液通道26一一对应地设置，各第一进液通道25与其相对应的第一出液通道26连通。

应用本实施例的技术方案，当需要对电主轴进行冷却降温时，向进液口11内输入冷却介质，冷却介质通过第一连通槽21进入第一进液通道25内，由于若干个第一进液通道25与若干个第一出液通道26一一对应地设置，各第一进液通道25与其相对应的第一出液通道26连通之后，冷却介质再通过第二连通槽22进入第一出液通道26内，以完成冷却介质在轴套20内的循环流动，进而对转子30和定子40进行冷却降温。

这样，与现有技术中需要在电机定子的外侧安装冷却水套相比，本实施例中的冷却组件在轴套20上设置连通槽、第一进液通道25及第一出液通道26，以使冷却介质在轴套20内的流动，进而实现了冷却介质对转子30和定子40的冷却降温，解决了现有技术中电主轴的冷却成本较高的问题。

需要说明的是，本申请中的若干个为两个以上且包括两个。

在本实施例中，冷却组件是并联往复式冷却循环结构，不需要电机定子水套，也不用在前、后轴承座上单独加工冷却流道，较大程度地降低了电主轴的加工成本和装配难度。这样，在电主轴高速运转过程中，产生的大量热量可以被流动的冷却液及时带走，确保电主轴和前、后轴承在正常的温度范围内平稳运作。因此，在电主轴发热量一定的情况下，冷却组件可以有效提高电主轴零部件的稳定性，从而延长了电主轴的使用寿命。

在本实施例中，轴套20的第一端的端面具有第三连通槽23，轴套20的第二端的端面具有若干个第四连通槽24。轴套20具有过液通道组，过液通道组包括若干个过液通道27，各过液通道组内的若干个过液通道27通过第三连通槽23连通；至少一个第四连通槽24连通第一进液通道25和过液通道27，至少一个第四连通槽24连通第一出液通道26和过液通道27，相邻的两个过液通道组通过至少一个第四连通槽24连通。具体地，当需要对电主轴进行冷却降温时，向进液口11内输入冷却介质，冷却介质通过第一连通槽21进入第一进液通道25内，之后，冷却介质再通过第三连通槽23进入过液通道27中，以在过液通道27中流动，且相邻的两个过液通道组通过至少一个第四连通槽24连通。之后，冷却介质再通过第二连通槽22进入第一出液通道26内，以完成冷却介质在轴套20内的循环流动，进而对转子30和定子40进行冷却降温。

在本实施例中，第一连通槽21和第二连通槽22均为一个，第三连通槽23为六个，第四连通槽24为八个。轴套20具有两个第一进液通道25、两个第一出液通道26及六个过液通道组，各过液通道组包括两个过液通道27。

在本实施例中，沿轴套20的周向，第一连通槽21与第二连通槽22相对设置，第三连通槽23为若干个，若干个第三连通槽23位于第一连通槽21与第二连通槽22之间。这样，上述设置轴套20上连通槽的设置位置更加合理、紧凑，降低了轴套20的加工成本。同时，上述设置使得冷却介质能够在轴套20内充分、顺畅地流动，进而提升了冷却组件的冷却性能。

具体地，第一连通槽21与第二连通槽22之间各设置有三个第三连通槽23，以降低了轴套20的加工成本。

可选地，第一连通槽21与其相邻的第三连通槽23之间呈第一夹角设置，第二连通槽22与其相邻的第三连通槽23之间呈第二夹角设置，相邻的两个第三连通槽23之间呈第三夹角设置。其中，第一夹角与第二夹角一致；和/或，第一夹角与第三夹角一致。这样，上述设置使得第一连通槽21、第二连通槽22及第三连通槽23在第一端的端面上均布设置，一方面降低了轴套20的加工成本；另一方面使得冷却介质在轴套20内均匀布置，进而提升了冷却组件的冷却性能。

需要说明的是，第一连通槽21与其相邻的第三连通槽23之间呈第一夹角设置指的是：第一连通槽21的中心轴与轴套20的中心轴之间的第一连线与其相邻的第三连通槽23的中心轴与轴套20的中心轴之间的第二连线所呈夹角。

可选地，第四连通槽24为若干个，相邻的两个第四连通槽24之间呈第四夹角设置。其中，各第四连通槽24在第一端的端面上的正投影与其相邻的第一连通槽21、或者第二连通槽22、或者第三连通槽23之间呈第五夹角A设置，第五夹角A与第四连通槽24的个数n之间满足：A＝π/n。这样，上述设置使得若干个第四连通槽24在第二端的端面上均布设置，一方面降低了轴套20的加工成本；另一方面使得冷却介质在轴套20内均匀布置，进而提升了冷却组件的冷却性能。

在本实施例中，第四连通槽24为八个，第四连通槽24的个数n为8，第五夹角A＝π/8。这样，轴套20两端的第一连通槽21和第四连通槽24之间具有相位差，且相位差可根据冷却流道的数量进行设计，以使冷却介质能够顺畅地往复循环，实现了冷却介质分流和汇流的作用，从而达到最佳的冷却效果。

具体地，相邻的两个腰形槽的圆心角是45°(即相邻两个腰形槽的中心点和圆心之间连线的夹角是45°)，各腰形槽与两个冷却通道连通，共16个冷却通道，此时按照顺时针方向，轴套20两端的腰形槽的相位差是22.5°即π/8。

需要说明的是，第四连通槽24的个数不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，第四连通槽24为六个、或七个、或九个、或若干个。

需要说明的是，相邻的两个第四连通槽24之间呈第四夹角设置指的是：各第四连通槽24的中心轴与轴套20的中心轴之间的连线之间呈第四夹角设置。

可选地，第一连通槽21为腰形槽，第一进液通道25为两个；和/或，第二连通槽22为腰形槽，第一出液通道26为两个。这样，上述设置使得第一连通槽21和/或第二连通槽22的结构更加简单，容易加工、实现，降低了第一连通槽21和/或第二连通槽22的加工成本和加工难度。

具体地，当冷却介质流入第一连通槽21内后，通过两个第一进液通道25进入左侧冷却循环流道和右侧冷却循环流道，以实现并联冷却，增大了流量、缩短了冷却流道长度和冷却时间，进而及时带走电主轴高速旋转过程中产生的热量，确保电主轴能够正常运转。

可选地，第三连通槽23为腰形槽；和/或，第四连通槽24为腰形槽；各过液通道组包括两个过液通道27。这样，上述设置使得第三连通槽23和/或第四连通槽24的结构更加简单，容易加工、实现，降低了第三连通槽23和/或第四连通槽24的加工成本和加工难度。

在本实施例中，第一进液通道25的延伸方向与转子30的中心轴相互平行设置，第一进液通道25的延伸方向与第一出液通道26的延伸方向相互平行设置；和/或，第一进液通道25的延伸方向与过液通道27的延伸方向一致。这样，上述设置使得第一进液通道25、第一出液通道26及过液通道27为直通道，以使第一进液通道25、第一出液通道26及过液通道27的结构更加简单，容易加工、实现，降低了轴套20的加工成本和加工难度。

在本实施例中，各过液通道组中两个过液通道27内冷却介质的流向相反设置，各第一进液通道25内冷却介质的流向一致；和/或，各第一出液通道26内冷却介质的流向一致。这样，上述设置增大了冷却介质的进液量和出液量，进而提升了冷却组件的冷却效率。

如图3和图7所示，第一端盖10具有第二进液通道13，进液口11通过第二进液通道13与第一连通槽21连通，沿第一连通槽21的延伸方向，第二进液通道13位于两个第一进液通道25之间。这样，冷却介质可依次通过进液口11和第二进液通道13进入两个第一进液通道25中，以开始在轴套20内的流动。

具体地，进入第二进液通道13内的冷却介质先进入第一连通槽21内，再通过第一连通槽21进入两个第一进液通道25中，以实现冷却介质的进液。

如图3和图7所示，第一端盖10具有第二出液通道14，出液口12通过第二出液通道14与第二连通槽22连通，沿第二连通槽22的延伸方向，第二出液通道14位于两个第一出液通道26之间。这样，冷却介质可依次通过两个第一出液通道26进入第二出液通道14中，再通过出液口12排出至轴套20外，以实现冷却介质的出液。

具体地，进入两个第一出液通道26内的冷却介质先进入第二连通槽22内，再通过第二出液通道14进入出液口12中，以实现冷却介质的出液。

如图1至图3所示，本申请还提供了一种电主轴，包括定子40、转子30及冷却组件，定子40围绕转子30设置，冷却组件的轴套20套设在定子40和转子30外。其中，冷却组件为上述的冷却组件。

如图2和图3所示，电主轴还包括第一轴承结构60和第二轴承结构70。其中，第一轴承结构60套设在转子30的上端，第二轴承结构70套设在转子30的下端，以用于对转子30进行支撑。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

当需要对电主轴进行冷却降温时，向进液口内输入冷却介质，冷却介质通过第一连通槽进入第一进液通道内，由于若干个第一进液通道与若干个第一出液通道一一对应地设置，各第一进液通道与其相对应的第一出液通道连通之后，冷却介质再通过第二连通槽进入第一出液通道内，以完成冷却介质在轴套内的循环流动，进而对转子和定子进行冷却降温。

这样，与现有技术中需要在电机定子的外侧安装冷却水套相比，本申请中的冷却组件在轴套上设置连通槽、第一进液通道及第一出液通道，以使冷却介质在轴套内的流动，进而实现了冷却介质对转子和定子的冷却降温，解决了现有技术中电主轴的冷却成本较高的问题。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种冷却组件，用于对电主轴进行冷却，其特征在于，所述冷却组件包括：

第一端盖(10)，具有进液口(11)和出液口(12)；

轴套(20)，所述轴套(20)的第一端与所述第一端盖(10)连接，以用于套设所述电主轴的转子(30)和定子(40)；所述轴套(20)的第一端的端面具有第一连通槽(21)和第二连通槽(22)，所述轴套(20)具有若干个第一进液通道(25)和若干个第一出液通道(26)；

第二端盖(50)，所述轴套(20)的第二端与所述第二端盖(50)连接；

其中，所述进液口(11)通过所述第一连通槽(21)与若干个所述第一进液通道(25)连通，所述出液口(12)通过所述第二连通槽(22)与若干个所述第一出液通道(26)连通，若干个所述第一进液通道(25)与若干个所述第一出液通道(26)一一对应地设置，各所述第一进液通道(25)与其相对应的所述第一出液通道(26)连通。

2.根据权利要求1所述的冷却组件，其特征在于，所述轴套(20)的第一端的端面具有第三连通槽(23)，所述轴套(20)的第二端的端面具有若干个第四连通槽(24)；所述轴套(20)具有过液通道组，所述过液通道组包括若干个过液通道(27)，各过液通道组内的若干个所述过液通道(27)通过所述第三连通槽(23)连通；至少一个所述第四连通槽(24)连通所述第一进液通道(25)和所述过液通道(27)，至少一个所述第四连通槽(24)连通所述第一出液通道(26)和所述过液通道(27)，相邻的两个所述过液通道组通过至少一个所述第四连通槽(24)连通。

3.根据权利要求2所述的冷却组件，其特征在于，沿所述轴套(20)的周向，所述第一连通槽(21)与所述第二连通槽(22)相对设置，所述第三连通槽(23)为若干个，若干个所述第三连通槽(23)位于所述第一连通槽(21)与所述第二连通槽(22)之间。

4.根据权利要求2所述的冷却组件，其特征在于，所述第一连通槽(21)与其相邻的所述第三连通槽(23)之间呈第一夹角设置，所述第二连通槽(22)与其相邻的所述第三连通槽(23)之间呈第二夹角设置，相邻的两个所述第三连通槽(23)之间呈第三夹角设置；其中，所述第一夹角与所述第二夹角一致；和/或，所述第一夹角与所述第三夹角一致。

5.根据权利要求2所述的冷却组件，其特征在于，所述第四连通槽(24)为若干个，相邻的两个所述第四连通槽(24)之间呈第四夹角设置；其中，各所述第四连通槽(24)在所述第一端的端面上的正投影与其相邻的所述第一连通槽(21)、或者所述第二连通槽(22)、或者所述第三连通槽(23)之间呈第五夹角A设置，所述第五夹角A与所述第四连通槽(24)的个数n之间满足：A＝π/n。

6.根据权利要求1所述的冷却组件，其特征在于，

所述第一连通槽(21)为腰形槽，所述第一进液通道(25)为两个；和/或，

所述第二连通槽(22)为腰形槽，所述第一出液通道(26)为两个。

7.根据权利要求2所述的冷却组件，其特征在于，

所述第三连通槽(23)为腰形槽；和/或，

所述第四连通槽(24)为腰形槽；各所述过液通道组包括两个过液通道(27)。

8.根据权利要求2所述的冷却组件，其特征在于，所述第一进液通道(25)的延伸方向与所述转子(30)的中心轴相互平行设置，所述第一进液通道(25)的延伸方向与所述第一出液通道(26)的延伸方向相互平行设置；和/或，所述第一进液通道(25)的延伸方向与所述过液通道(27)的延伸方向一致。

9.根据权利要求2所述的冷却组件，其特征在于，各所述过液通道组中两个所述过液通道(27)内冷却介质的流向相反设置，各所述第一进液通道(25)内冷却介质的流向一致；和/或，各所述第一出液通道(26)内冷却介质的流向一致。

10.根据权利要求1所述的冷却组件，其特征在于，所述第一端盖(10)具有第二进液通道(13)，所述进液口(11)通过所述第二进液通道(13)与所述第一连通槽(21)连通，沿所述第一连通槽(21)的延伸方向，所述第二进液通道(13)位于两个所述第一进液通道(25)之间。

11.根据权利要求1所述的冷却组件，其特征在于，所述第一端盖(10)具有第二出液通道(14)，所述出液口(12)通过所述第二出液通道(14)与所述第二连通槽(22)连通，沿所述第二连通槽(22)的延伸方向，所述第二出液通道(14)位于两个所述第一出液通道(26)之间。

12.一种电主轴，其特征在于，包括定子(40)、转子(30)及冷却组件，所述定子(40)围绕所述转子(30)设置，所述冷却组件的轴套(20)套设在所述定子(40)和所述转子(30)外；其中，所述冷却组件为权利要求1至11中任一项所述的冷却组件。

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