CN215315747U - 一种电主轴及风冷温控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电主轴及风冷温控系统，风冷温控系统包括：风冷组件，所述风冷组件设于电主轴本体端部，用于通过风冷冷却所述电主轴本体；控制组件，所述控制组件设于所述电主轴本体外侧，所述控制组件连接所述风冷组件和设于所述电主轴本体的温度传感器，用于根据所述电主轴本体的实际温度控制所述风冷组件的冷却程度。上述风冷温控系统，对电主轴上反馈的温度进行识别，并以此进一步控制风冷组件，使风冷组件提供的冷却量与电主轴对冷却量的需求相匹配，响应速度快，能耗损失小，保护加工效果。

Description

一种电主轴及风冷温控系统

技术领域

本实用新型涉及电主轴冷却技术领域，特别涉及一种风冷温控系统。还涉及一种采用该风冷温控系统的电主轴。

背景技术

随着我国制造业的发展变革，高工序集成度、高柔性生产、高生产效率成为高端制造的必要条件，结构更加紧凑、传动效率更高的电主轴应用不断普及。

对于内藏式的主轴结构而言，会把电机的发热量带入了轴系结构之中，发热不仅会导致主轴轴系热伸长过大、振动变得更加剧烈和加工出的刀纹不均的问题，还会出现崩刃、断刀等严重经济损失，甚至威胁操作人员的安全，因此电主轴的散热是关键研究问题。

传统的电主轴主要采用液体冷却，不仅需要增加液冷机、液泵等附属设备，而且要在机体内部布置冷却水道，结构复杂且成本较高；针对于发热量较低的高速轻切削的加工条件，电主轴一般性选用风冷的方式进行冷却，利用外接电源驱动风扇或随轴共转的轴流风扇，风扇旋转产生轴向气流，气流经由气缸、上轴承座与外壳之间的风道由上至下冷却主轴。

然而，两种风冷方式均存在缺陷：

针对于轴流风扇：轴流风扇转速跟随主轴的转速，随着主轴的转速冷却量也会发生相应的变化。主轴转速低时，风扇因为转速低而冷却量小；主轴转速高时，风扇冷却量大，违背了电主轴应用的一般认知。低速大扭矩时，电主轴的出力更大，应用的往往都是大切削量和快速进给的场合，会造成电机和轴系发热量急剧的升高，而由于低转速的低冷却量，无法对主轴低速状态进行良好的散热。

针对于外接电源驱动风扇：主轴由于处于长期通电运转状态，对于能耗无管控，极大的造成能耗的损失，并且在特定工况下，如轻切削时，发热量较小，但是对于振动极其敏感，风扇如果保持一直高频的旋转，不仅出现散热过剩，而且会造成主轴的振动放大，影响加工效果。

因此，如何能够提供一种解决上述技术问题的风冷温控系统是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种风冷温控系统，对电主轴上反馈的温度进行识别，并以此进一步控制风冷组件，使风冷组件提供的冷却量与电主轴对冷却量的需求相匹配，响应速度快，能耗损失小，保护加工效果。本实用新型的另一目的是提供一种电主轴。

为实现上述目的，本实用新型提供一种风冷温控系统，包括：

风冷组件，所述风冷组件设于电主轴本体端部，用于通过风冷冷却所述电主轴本体；

控制组件，所述控制组件设于所述电主轴本体外侧，所述控制组件连接所述风冷组件和设于所述电主轴本体的温度传感器，用于根据所述电主轴本体的实际温度控制所述风冷组件的冷却程度。

优选地，所述温度传感器设置于所述电主轴本体内部的定子中。

优选地，所述控制组件可预设或输入介入温度，还用于比较所述实际温度与所述介入温度，当所述实际温度达到所述介入温度时，控制风冷组件启动。

优选地，所述控制组件包括固定于所述电主轴本体外侧的通讯盒外壳以及设置于所述通讯盒外壳中的控制面板，所述控制面板与所述温度传感器的信号线连接，所述控制面板通过输入电缆连接所述风冷组件和所述定子，所述控制面板连接穿出所述通讯盒外壳的输出电缆。

优选地，所述控制组件还包括与所述控制面板连接的通讯接口，所述控制面板用于预设所述介入温度，或，通过所述通讯接口使用具有RS，RS通讯协议的电缆连接所述控制面板以修改所述介入温度。

优选地，所述电主轴本体包括机体外壳，所述机体外壳的内部设有位于周向的冷却风道，所述冷却风道与所述风冷组件连通。

优选地，所述冷却风道中设有辐条，用于增大所述机体外壳的换热面积。

优选地，所述风冷组件包括固定于所述电主轴本体端部的风扇安装座、装设于所述风扇安装座中的高速风扇以及设置于所述风扇安装座端面的风扇盖板，所述风扇盖板设有进风口，所述风扇安装座设有出风口，所述进风口、所述高速风扇、所述出风口和所述冷却风道依次连通。

优选地，所述风冷组件与所述控制组件的连线穿设于所述冷却风道。

本实用新型还提供一种电主轴，包括如上述任一项所述的风冷温控系统。

相对于上述背景技术，本实用新型所提供的风冷温控系统包括风冷组件和控制组件，风冷组件设于电主轴本体端部，用于通过风冷冷却电主轴本体，控制组件设于电主轴本体外侧，控制组件连接风冷组件和设于电主轴本体的温度传感器，用于根据电主轴本体的实际温度控制风冷组件的冷却程度。

该风冷温控系统通过在电主轴本体设置温度传感器以实现对电主轴的温度监测，通过控制组件以实现对电主轴上反馈的温度进行识别，并以此进一步控制风冷组件，使风冷组件提供的冷却量与电主轴对冷却量的需求相匹配，具有响应速度快和能耗损失小的特点，同时还能够起到保护加工效果的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的风冷温控系统的应用示意图；

图2为本实用新型实施例提供的风冷组件的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的冷却风道的分布示意图；

图4为图3的局部放大示意图。

其中：

10-风冷组件、20-电主轴本体、30-控制组件、101-风扇安装座、102-风扇盖板、103-高速风扇、104-出风口、200-机体外壳、201-定子、202-冷却风道、300-通讯盒外壳、301-输出电缆、302-控制面板、303-输入电缆、304-通讯接口。

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。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1至图4，其中，图1为本实用新型实施例提供的风冷温控系统的应用示意图，图2为本实用新型实施例提供的风冷组件的结构示意图，图3为本实用新型实施例提供的冷却风道的分布示意图，图4为图3的局部放大示意图。

在第一种具体的实施方式中，本实用新型所提供的风冷温控系统包括风冷组件10和控制组件30，温度传感器设于电主轴本体20。其中，风冷组件10设于电主轴本体20端部，通过风冷冷却电主轴本体20；控制组件30设于电主轴本体20外侧，控制组件30连接风冷组件10，控制组件30还连接温度传感器，根据电主轴本体20的实际温度控制风冷组件10的冷却程度。

在本实施例中，风冷组件10作为该系统中的风冷冷却单元，受控制组件30协调控制，实现对电主轴本体20的风冷冷却。控制组件30作为该系统中的处理控制单元，接收并识别温度传感器监测获取的温度信息，经过计算处理后控制风冷组件10，使风冷组件10提供的冷却量与电主轴对冷却量的需求相匹配，具有响应速度快和能耗损失小的特点，同时还能够起到保护加工效果的作用。

在一种具体的实施方式中，温度传感器设置于电主轴本体20的内部，可采用内埋的方式安装于定子201中。

在本实施例中，电主轴本体20具有定子201以及装配于定子201中的转子，转子在定子201的作用下驱动安装刀头的旋转轴芯转动，此时的温度传感器能够准确监测获取作业工况下的实际温度，温度传感器通过信号线将温度信息传输至控制组件30。

进一步的，可在控制组件30设置介入温度，该介入温度对应于介入风冷组件10以风冷冷却的温度数值。在工作过程中，控制组件30在接收到作业工况下的实际温度后，将实际温度与介入温度进行比较，当实际温度达到介入温度时，控制风冷组件10启动。除此以外，还可对风冷组件10分级调速，在控制组件30控制风冷组件10启动与关闭的基础上，根据温度的升降变化，控制风冷组件10的转速的高低变化。

在本实施例中，控制组件30可在控制器中预先设置好介入温度，也可采用外接的方式再行输入，同应属于本实施例的说明范围。

示例性的，控制组件30包括固定于电主轴本体20外侧的通讯盒外壳300以及设置于通讯盒外壳300中的控制面板302，控制面板302与温度传感器的信号线连接，控制面板302通过输入电缆303连接风冷组件10和定子201，控制面板302连接穿出通讯盒外壳300的输出电缆301。

在本实施例中，控制组件30不仅是风冷组件10的控制单元，还是电主轴的控制单元，电主轴本体20内部的定子201接入控制组件30。其中，电主轴本体20对通讯盒外壳300起到支撑和固定的作用，通讯盒外壳300固定于电主轴本体20的尾端外侧，通讯盒外壳300对其内部的元器件起到支撑固定和保护的作用。

进一步的，控制组件30还包括与控制面板302连接的通讯接口304，通讯接口304设置于通讯盒外壳300中，此时的控制面板302既可以预设介入温度，也可以通过通讯接口304使用具有RS232，RS485通讯协议的电缆连接控制面板302后修改介入温度。

在一种具体的实施方式中，电主轴本体20包括机体外壳200，定子201安装固定于机体外壳200的内部，定子201向后的位置设有位于机体外壳200内部周向的冷却风道202，此时冷却风道202与位于电主轴本体20尾端端部的风冷组件10连通。

在本实施例中，风冷组件10以风冷的方式由机体外壳200的尾端向前出风，气流由风冷组件10流出后进入机体外壳200内部周向的冷却风道202，冷却风道202中的冷却气流促进机体外壳200的内部与外部的热交换，由外向内的冷却电主轴，在周向各位置上同时进行冷却，具有冷却均匀和效率高的特点。

进一步的，冷却风道202中设有辐条。

进一步的，风冷组件10与控制组件30的连线穿设于冷却风道202。

在本实施例中，辐条具体为刺状辐条，分布于机体外壳200内部周向的冷却风道202中，起到增大机体外壳200的换热面积的作用。

在一种具体的实施方式中，风冷组件10包括固定于电主轴本体20端部的风扇安装座101、装设于风扇安装座101中的高速风扇103以及设置于风扇安装座101端面的风扇盖板102，风扇盖板102设有进风口，风扇安装座101设有出风口104，进风口、高速风扇103、出风口104和冷却风道202依次连通。

在本实施例中，将一系列控制单元全部集成在电主轴上，摒弃了复杂的外围配套设备，加强了温度反馈的即时性，提高了加工的稳定性，降低了无用的能源损耗，在风冷冷却的基础上，还对加工工件附带有部分冷却及除尘的功能。

在一种具体的工作过程中，控制面板302通过信号线接收到温度传感器监测的电主轴实时的实际温度，在计算处理后，决定是否启动风冷组件10；当电主轴的实际温度达到设置的风冷组件10的介入条件时，控制面板302向高速风扇103发出指令，高速风扇103启动送风，此时由风扇盖板102处进风并于出风口104出风，送出的气流通过冷却风道202流入电主轴本体20，使风冷组件10的冷却量与电主轴所需的冷却量相匹配；若风冷冷却后电主轴的实际温度仍高于介入温度，则持续控制高速风扇103送风，或以分级调速的方式控制高速风扇103的转速，在不断的监测反馈和调节中实现风冷组件10的冷却量与电主轴所需的冷却量相匹配，避免能耗的浪费，提高各部件的使用寿命，实现节能减排的目的。

本实用新型还提供一种电主轴，包括上述风冷温控系统，应具有上述风冷温控系统的全部有益效果，这里不再一一赘述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型所提供的电主轴及风冷温控系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种风冷温控系统，其特征在于，包括：

风冷组件(10)，所述风冷组件(10)设于电主轴本体(20)端部，用于通过风冷冷却所述电主轴本体(20)；

控制组件(30)，所述控制组件(30)设于所述电主轴本体(20)外侧，所述控制组件(30)连接所述风冷组件(10)和设于所述电主轴本体(20)的温度传感器，用于根据所述电主轴本体(20)的实际温度控制所述风冷组件(10)的冷却程度。

2.根据权利要求1所述的风冷温控系统，其特征在于，所述温度传感器设置于所述电主轴本体(20)内部的定子(201)中。

3.根据权利要求2所述的风冷温控系统，其特征在于，所述控制组件(30)可预设或输入介入温度，还用于比较所述实际温度与所述介入温度，当所述实际温度达到所述介入温度时，控制所述风冷组件(10)启动。

4.根据权利要求3所述的风冷温控系统，其特征在于，所述控制组件(30)包括固定于所述电主轴本体(20)外侧的通讯盒外壳(300)以及设置于所述通讯盒外壳(300)中的控制面板(302)，所述控制面板(302)与所述温度传感器的信号线连接，所述控制面板(302)通过输入电缆(303)连接所述风冷组件(10)和所述定子(201)，所述控制面板(302)连接穿出所述通讯盒外壳(300)的输出电缆(301)。

5.根据权利要求4所述的风冷温控系统，其特征在于，所述控制组件(30)还包括与所述控制面板(302)连接的通讯接口(304)，所述控制面板(302)用于预设所述介入温度，或，通过所述通讯接口(304)使用具有RS232，RS485通讯协议的电缆连接所述控制面板(302)以修改所述介入温度。

6.根据权利要求1至5任一项所述的风冷温控系统，其特征在于，所述电主轴本体(20)包括机体外壳(200)，所述机体外壳(200)的内部设有位于周向的冷却风道(202)，所述冷却风道(202)与所述风冷组件(10)连通。

7.根据权利要求6所述的风冷温控系统，其特征在于，所述冷却风道(202)中设有辐条，用于增大所述机体外壳(200)的换热面积。

8.根据权利要求6所述的风冷温控系统，其特征在于，所述风冷组件(10)包括固定于所述电主轴本体(20)端部的风扇安装座(101)、装设于所述风扇安装座(101)中的高速风扇(103)以及设置于所述风扇安装座(101)端面的风扇盖板(102)，所述风扇盖板(102)设有进风口，所述风扇安装座(101)设有出风口(104)，所述进风口、所述高速风扇(103)、所述出风口(104)和所述冷却风道(202)依次连通。

9.根据权利要求6所述的风冷温控系统，其特征在于，所述风冷组件(10)与所述控制组件(30)的连线穿设于所述冷却风道(202)。

10.一种电主轴，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的风冷温控系统。

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