CN210334374U - 轴承冷却永磁同步电主轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了轴承冷却永磁同步电主轴，本实用新型在电主轴壳体上构建冷却水道，用水冷的循环冷却排除电主轴内置永磁电机的所散发的热量，保证电机跟磁钢的安全稳定工作，另一方面，本实用新型轴承内冷却电主轴壳体采用迷宫型的冷却水道设计，迷宫型冷却水道设计的好处是，冷却水道可以做的很宽，但是又很浅，所以接触面积大，能最大限度的带走电主轴内置的永磁同步电机散发出来的热量，同时，由于冷却水道宽，接触面积大散热效果好，水道很浅，能最大限度的保证整个电主轴整体的结构刚性，另一方面，本实用新型利用同一冷却平台，不需要再外加其他设备，实现了轴承冷却，节省了很多客户不必要的开发，采购成本。

Description

轴承冷却永磁同步电主轴

技术领域

本实用新型涉及轴承冷却永磁同步电主轴，属于永磁同步电主轴技术领域。

背景技术

电主轴是最近几年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。高速数控机床主传动系统取消了带轮传动和齿轮传动，机床电主轴由内装式电动机直接驱动，从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床主轴的“零传动”。这种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式，使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来，因此可做成“电主轴单元”，俗称“电主轴”。电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、噪声低、响应快等优点，而且转速高、功率大，简化机床设计，易于实现电主轴定位，是高速电主轴单元中的一种最理想结构。再使用精密正余弦波编码器配合伺服驱动器实现伺服闭环矢量控制，能实现任意精准分度，分度精度能达到0.002°准停。

目前市场上的永磁同步电主轴都存在一个问题，就是降温冷却，与温度的控制保持。电主轴的特点是精密，高速，同时它也是机床主要的发热源。它的主要热源来自于两个方面。一个是电机，另外一个是电主轴轴承。虽然大家都在想尽一切办法去处理电机的弱磁，漏磁等一切电机设计方面的问题，在油冷循环系统(或水冷循环系统)的配合下，来降低电主轴的温度。却忽略的轴承在高速旋转的时候，摩擦产生的大量热源的散热问题。虽然电机产生的热源，由油冷循环系统带走了，但是由于轴承是密封在电主轴前后两端，再加上的电主轴的安装基准跟固定位的关系，顾冷却道无法延伸到轴承位，对轴承进行的冷却。由于无法冷却轴承，在高速旋转的时候，轴承的热膨胀就会导致产品加工质量不稳定，严重的就会轴承抱死，导致电主轴损坏，电机损坏。

实用新型内容

本实用新型提供轴承冷却永磁同步电主轴，有效的解决了现有技术中存在的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

本实用新型轴承冷却永磁同步电主轴,包括电主轴和电主轴壳体，所述电主轴设置在电主轴壳体的内部，所述电主轴的两端分别套接有前轴承和后轴承，所述前轴承远离后轴承的一侧设置有前轴承压盖，所述前轴承压盖远离前轴承的一侧通过卡盘定位销卡接有前防水盖，所述前轴承的外壁上套接有前轴承冷却套，所述前轴承冷却套的外壁与电主轴壳体的内壁接触，所述前轴承远离前轴承压盖的一侧设置有前轴承锁紧螺母，所述前轴承锁紧螺母螺纹连接在电主轴的轴壁上，所述电主轴中间位置的轴壁上设置有永磁电机转子，所述永磁电机转子靠近前轴承的一侧设置有永磁电机转子前隔套，所述永磁电机转子靠近后轴承的一侧设置有永磁电机转子后隔套，所述永磁电机转子前隔套和永磁电机转子后隔套均套接在电主轴的轴壁上，所述电主轴壳体中间位置的内壁上对应永磁电机转子设置有永磁电机定子，所述永磁电机转子后隔套远离前轴承的一侧设置有转子锁紧螺母，所述转子锁紧螺母螺纹连接在电主轴的轴壁上，所述后轴承的外壁上设置有后轴承盖，所述电主轴壳体靠近后轴承一端的外壁上螺纹连接有壳体固定螺母，所述后轴承盖远离电主轴壳体一侧的侧壁上固定连接有编码器保护罩，所述编码器保护罩的内部设置有编码器码盘，所述编码器码盘套接在电主轴的轴壁上，所述编码器码盘的顶部设置有编码器读数头，所述编码器码盘靠近后轴承的一侧设置有编码器调节衬套，所述编码器调节衬套套接在电主轴的轴壁上，所述编码器调节衬套靠近后轴承盖的一侧设置有编码器挡板，所述编码器挡板采用螺栓与后轴承盖固定连接，所述编码器码盘远离编码器调节衬套的一侧设置有后轴承锁紧螺母，所述后轴承锁紧螺母螺纹连接在电主轴的轴壁上，所述电主轴远离卡盘定位销一端的轴壁设置有回转油缸法兰，所述回转油缸法兰的内部设置有油缸法兰锁紧螺母，所述油缸法兰锁紧螺母螺纹连接在电主轴的轴壁上，所述电主轴壳体的外壁上开设有进水槽和出水槽，所述进水槽与出水槽连通，所述前轴承冷却套的外壁上开设有循环水道，所述电主轴壳体的外壁上对应循环水道的位置开设有进水口和出水口，所述出水口与进水槽连通，所述电主轴壳体的内部对应进水口开设有第一进水道，所述第一进水道的内壁上开设有第二进水道，所述进水口通过第一进水道和第二进水道与循环水道连通，所述电主轴壳体的内部对应出水口开设有第一出水道，所述第一出水道的内壁上开设有第二出水道，所述出水口通过第一出水道和第二出水道与循环水道连通。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述电主轴壳体外壁上的进水槽和出水槽采用迷宫型水道结构。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述进水槽和出水槽的末端均为半圆型结构。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述前轴承与前轴承锁紧螺母之间设置有前轴承垫片。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述后轴承与转子锁紧螺母之间设置有后轴承垫片。

本实用新型所达到的有益效果是：本实用新型在电主轴壳体上构建冷却水道，用水冷的循环冷却排除电主轴内置永磁电机的所散发的热量，保证电机跟磁钢的安全稳定工作，另一方面，本实用新型轴承内冷却电主轴壳体采用迷宫型的的冷却水道设计，迷宫型冷却水道设计的好处是，水道可以做的很宽，但是又很浅，所以接触面积大，能最大限度的带走电主轴内置的永磁同步电机散发出来的热量，同时，由于冷却水道宽，接触面积大散热效果好，水道很浅，能最大限度的保证整个电主轴整体的结构刚性，另一方面，本实用新型利用同一冷却平台，不需要再外加其他设备，实现了轴承冷却，节省了很多客户不必要的开发，采购成本。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的外部结构示意图；

图3是本实用新型在使用时冷却水走向的结构示意图；

图4是本实用新型中电主轴壳体内进水道的结构示意图；

图5是本实用新型中电主轴壳体内出水道的结构示意图；

图6是本实用新型中循环水道的结构示意图。

图中：1、电主轴；2、卡盘定位销；3、前防水盖；4、前轴承压盖；5、电主轴壳体；6、前轴承冷却套；7、前轴承；8、前轴承垫片；9、前轴承锁紧螺母；10、永磁电机定子；11、永磁电机转子前隔套；12、永磁电机转子；13、永磁电机转子后隔套；14、转子锁紧螺母；15、后轴承垫片；16、后轴承盖；17、壳体固定螺母；18、后轴承；19、编码器保护罩；20、编码器挡板；21、编码器调节衬套；22、编码器读数头；23、编码器码盘；24、后轴承锁紧螺母；25、回转油缸法兰；26、油缸法兰锁紧螺母；27、进水口；28、出水口；29、进水槽；30、出水槽；31、第一进水道；32、第二进水道；33、第一出水道；34、第二出水道；35、循环水道。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：如图1-6所示，本实用新型轴承冷却永磁同步电主轴,包括电主轴1和电主轴壳体5，电主轴1设置在电主轴壳体5的内部，电主轴1的两端分别套接有前轴承7和后轴承18，前轴承7远离后轴承18的一侧设置有前轴承压盖4，前轴承压盖4远离前轴承7的一侧通过卡盘定位销2卡接有前防水盖3，前轴承7的外壁上套接有前轴承冷却套6，前轴承冷却套6的外壁与电主轴壳体5的内壁接触，前轴承7远离前轴承压盖4的一侧设置有前轴承锁紧螺母9，前轴承锁紧螺母9螺纹连接在电主轴1的轴壁上，电主轴1中间位置的轴壁上设置有永磁电机转子12，永磁电机转子12靠近前轴承7的一侧设置有永磁电机转子前隔套11，永磁电机转子12靠近后轴承18的一侧设置有永磁电机转子后隔套13，永磁电机转子前隔套11和永磁电机转子后隔套13均套接在电主轴1的轴壁上，电主轴壳体5中间位置的内壁上对应永磁电机转子12设置有永磁电机定子10，永磁电机转子后隔套13远离前轴承7的一侧设置有转子锁紧螺母14，转子锁紧螺母14螺纹连接在电主轴1的轴壁上，后轴承18的外壁上设置有后轴承盖16，电主轴壳体5靠近后轴承18一端的外壁上螺纹连接有壳体固定螺母17，后轴承盖16远离电主轴壳体5一侧的侧壁上固定连接有编码器保护罩19，编码器保护罩19的内部设置有编码器码盘23，编码器码盘23套接在电主轴1的轴壁上，编码器码盘23的顶部设置有编码器读数头22，编码器码盘23靠近后轴承18的一侧设置有编码器调节衬套21，编码器调节衬套21套接在电主轴1的轴壁上，编码器调节衬套21靠近后轴承盖16的一侧设置有编码器挡板20，编码器挡板20采用螺栓与后轴承盖16固定连接，编码器码盘23远离编码器调节衬套21的一侧设置有后轴承锁紧螺母24，后轴承锁紧螺母24螺纹连接在电主轴1的轴壁上，电主轴1远离卡盘定位销2一端的轴壁设置有回转油缸法兰25，回转油缸法兰25的内部设置有油缸法兰锁紧螺母26，油缸法兰锁紧螺母26螺纹连接在电主轴1的轴壁上，电主轴壳体5的外壁上开设有进水槽29和出水槽30，进水槽29与出水槽30连通，前轴承冷却套6的外壁上开设有循环水道35，电主轴壳体5的外壁上对应循环水道35的位置开设有进水口27和出水口28，出水口28与进水槽29连通，电主轴壳体5的内部对应进水口27开设有第一进水道31，第一进水道31的内壁上开设有第二进水道32，进水口27通过第一进水道31和第二进水道32与循环水道35连通，电主轴壳体5的内部对应出水口28开设有第一出水道33，第一出水道33的内壁上开设有第二出水道34，出水口28通过第一出水道33和第二出水道34与循环水道35连通。

电主轴壳体5外壁上的进水槽29和出水槽30采用迷宫型水道结构，冷却水道宽，接触面积大散热效果好，水道可以做的很浅，不用向螺旋形的那样，需要加工很深的沟槽，所以能最大限度的保证整个电主轴1整体的结构刚性，进水槽29和出水槽30的末端均为半圆型结构，水从进水槽29进去后，只能顺着这个槽口流淌，前轴承7与前轴承锁紧螺母9之间设置有前轴承垫片8，后轴承18与转子锁紧螺母14之间设置有后轴承垫片15。

具体的，本实用新型使用时，冷却水由进水口27进入，由于这个进水口27是半圆设计，所以水从这里进去后，只能顺着这个槽口流淌，当水按照设计的槽流淌，在前面遇到隔断，水就改道按照预留在电主轴壳体5上的进水口27通过电主轴壳体5里面的进水道流进前轴承冷却套6里，前轴承冷却套6是经过特殊设计的，在保证材料强度，结构刚性的情况，在前轴承冷却套表面开有循环水道35，通过电主轴壳体5进水道，进来的冷却水，然后围着前轴承冷却套6循环一圈，冷却轴承，带走轴承散发出的热量，冷却完轴承的冷却水然后通过电主轴壳体5的出水道流向预留在电主轴壳体5上的出水口28，然后经出水口28流出到电主轴壳体5上的进水槽29，特殊设计的迷宫水道，冷却壳体后，通过出水槽30，流出到制冷机里，这样就完成了一个完整的冷却循环。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.轴承冷却永磁同步电主轴，其特征在于，包括电主轴(1)和电主轴壳体(5)，所述电主轴(1)设置在电主轴壳体(5)的内部，所述电主轴(1)的两端分别套接有前轴承(7)和后轴承(18)，所述前轴承(7)远离后轴承(18)的一侧设置有前轴承压盖(4)，所述前轴承压盖(4)远离前轴承(7)的一侧通过卡盘定位销(2)卡接有前防水盖(3)，所述前轴承(7)的外壁上套接有前轴承冷却套(6)，所述前轴承冷却套(6)的外壁与电主轴壳体(5)的内壁接触，所述前轴承(7)远离前轴承压盖(4)的一侧设置有前轴承锁紧螺母(9)，所述前轴承锁紧螺母(9)螺纹连接在电主轴(1)的轴壁上，所述电主轴(1)中间位置的轴壁上设置有永磁电机转子(12)，所述永磁电机转子(12)靠近前轴承(7)的一侧设置有永磁电机转子前隔套(11)，所述永磁电机转子(12)靠近后轴承(18)的一侧设置有永磁电机转子后隔套(13)，所述永磁电机转子前隔套(11)和永磁电机转子后隔套(13)均套接在电主轴(1)的轴壁上，所述电主轴壳体(5)中间位置的内壁上对应永磁电机转子(12)设置有永磁电机定子(10)，所述永磁电机转子后隔套(13)远离前轴承(7)的一侧设置有转子锁紧螺母(14)，所述转子锁紧螺母(14)螺纹连接在电主轴(1)的轴壁上，所述后轴承(18)的外壁上设置有后轴承盖(16)，所述电主轴壳体(5)靠近后轴承(18)一端的外壁上螺纹连接有壳体固定螺母(17)，所述后轴承盖(16)远离电主轴壳体(5)一侧的侧壁上固定连接有编码器保护罩(19)，所述编码器保护罩(19)的内部设置有编码器码盘(23)，所述编码器码盘(23)套接在电主轴(1)的轴壁上，所述编码器码盘(23)的顶部设置有编码器读数头(22)，所述编码器码盘(23)靠近后轴承(18)的一侧设置有编码器调节衬套(21)，所述编码器调节衬套(21)套接在电主轴(1)的轴壁上，所述编码器调节衬套(21)靠近后轴承盖(16)的一侧设置有编码器挡板(20)，所述编码器挡板(20)采用螺栓与后轴承盖(16)固定连接，所述编码器码盘(23)远离编码器调节衬套(21)的一侧设置有后轴承锁紧螺母(24)，所述后轴承锁紧螺母(24)螺纹连接在电主轴(1)的轴壁上，所述电主轴(1)远离卡盘定位销(2)一端的轴壁设置有回转油缸法兰(25)，所述回转油缸法兰(25)的内部设置有油缸法兰锁紧螺母(26)，所述油缸法兰锁紧螺母(26)螺纹连接在电主轴(1)的轴壁上，所述电主轴壳体(5)的外壁上开设有进水槽(29)和出水槽(30)，所述进水槽(29)与出水槽(30)连通，所述前轴承冷却套(6)的外壁上开设有循环水道(35)，所述电主轴壳体(5)的外壁上对应循环水道(35)的位置开设有进水口(27)和出水口(28)，所述出水口(28)与进水槽(29)连通，所述电主轴壳体(5)的内部对应进水口(27)开设有第一进水道(31)，所述第一进水道(31)的内壁上开设有第二进水道(32)，所述进水口(27)通过第一进水道(31)和第二进水道(32)与循环水道(35)连通，所述电主轴壳体(5)的内部对应出水口(28)开设有第一出水道(33)，所述第一出水道(33)的内壁上开设有第二出水道(34)，所述出水口(28)通过第一出水道(33)和第二出水道(34)与循环水道(35)连通。

2.根据权利要求1所述的轴承冷却永磁同步电主轴，其特征在于，所述电主轴壳体(5)外壁上的进水槽(29)和出水槽(30)采用迷宫型水道结构。

3.根据权利要求1所述的轴承冷却永磁同步电主轴，其特征在于，所述进水槽(29)和出水槽(30)的末端均为半圆型结构。

4.根据权利要求1所述的轴承冷却永磁同步电主轴，其特征在于，所述前轴承(7)与前轴承锁紧螺母(9)之间设置有前轴承垫片(8)。

5.根据权利要求1所述的轴承冷却永磁同步电主轴，其特征在于，所述后轴承(18)与转子锁紧螺母(14)之间设置有后轴承垫片(15)。

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