CN218946364U - 一种电主轴、电主轴组件及数控机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电主轴、电主轴组件及数控机床，电主轴包括套筒和设置在套筒内的定子铁芯，套筒与定子铁芯之间设置有冷却管，套筒、定子铁芯和冷却管之间灌封有灌封胶；兼顾冷却效果与减振效果，向冷却管中通入冷却液，可冷却定子，冷却效果好；灌封胶提升了套筒与定子铁芯之间的连接支撑刚度，并增加了连接阻尼；有效减缓定子的振动和降低定子的变形，提高了电主轴运行的稳定性，延长了电主轴的寿命，保证电主轴可靠运行；冷却管包括一个，冷却管缠绕在定子铁芯的侧壁外侧并形成螺旋型结构；或冷却管包括多个，多个冷却管沿定子铁芯的周向围设在定子铁芯的侧壁外侧；增大了冷却管与灌封胶和定子铁芯的接触面积，提高了定子铁芯的散热效果。

Description

一种电主轴、电主轴组件及数控机床

技术领域

本实用新型属于智能装备技术领域，尤其涉及一种电主轴、电主轴组件及数控机床。

背景技术

电主轴作为现代数控机床的核心部件，是将电动机的转子直接作为机床的主轴、主轴单元的壳体作为电动机机座，且配合其他零部件，实现电动机与机床主轴的一体化；电主轴回转精度决定了零部件的加工精度与装配精度，在实际高速切削加工过程中，电机定子会产生大量热量与电磁激振力，引起电主轴温升与振动，使电主轴的热态特性和动态特性变差，从而影响电主轴的回转精度。有人提出在定子铁芯与主轴套筒之间设置冷却套，该冷却套采用金属制成且形成有冷却通道，在冷却通道内通入冷却液，以对电主轴降温；但该方案中冷却套与主轴套筒之间存在间隙，降低了电主轴的刚度，不利于减振；还有人提出在主轴箱体内嵌设有冷却管，但该方案实施难度大，结构复杂，散热路径长导致散热效果差；定子铁芯与主轴套筒之间直接接触，减振效果差。

发明内容

鉴于此，本实用新型提供一种电主轴、电主轴组件及数控机床，以解决现有电主轴的结构复杂、刚度低、散热效果差和减振效果不明显等问题。

本实用新型提供一种电主轴，所述电主轴包括套筒和设置在所述套筒内的定子铁芯，所述套筒与定子铁芯之间设置有冷却管，所述套筒、定子铁芯和冷却管之间灌封有灌封胶。

进一步可选地，所述套筒为主轴套筒；或，

所述套筒为定子套筒，所述灌封胶使所述定子套筒、定子铁芯和冷却管构成一整体件；所述定子套筒的侧壁外侧套设有主轴套筒。

进一步可选地，所述冷却管缠绕在所述定子铁芯的侧壁外侧并形成螺旋型结构；所述冷却管与定子铁芯的侧壁外侧直接接触，或所述冷却管与定子铁芯的侧壁外侧之间存在灌封胶。

进一步可选地，所述主轴套筒形成有冷却通道，所述冷却通道包括相对设置的进液通道和出液通道；所述冷却管形成有冷却管进液端和冷却管出液端，所述冷却管进液端与进液通道连通，所述冷却管出液端与出液通道连通；

所述进液通道内的冷却液进入冷却管，经所述出液通道排出。

进一步可选地，所述冷却管包括多个，多个所述冷却管沿所述定子铁芯的周向围设在所述定子铁芯的侧壁外侧；所述冷却管与定子铁芯的侧壁外侧直接接触，或所述冷却管与定子铁芯的侧壁外侧之间存在灌封胶。

进一步可选地，所述电主轴还包括第一定子套环和第二定子套环，所述第一定子套环和第二定子套环均设置在所述主轴套筒或定子套筒内，且所述第一定子套环和第二定子套环均套设在所述定子铁芯的侧壁外侧；所述第一定子套环和第二定子套环分别位于所述定子铁芯的轴向的两端；

所述第一定子套环与第二定子套环之间设置有多个所述冷却管。

进一步可选地，所述主轴套筒的侧壁形成有冷却通道，所述冷却通道包括进液通道；所述第一定子套环形成有进液槽，所述进液槽包括第一进液口和第一出液口；所述进液槽与进液通道通过所述第一进液口连通，所述进液槽与冷却管进液端通过所述第一出液口连通；

所述进液通道内的冷却液经所述进液槽进入多个所述冷却管。

进一步可选地，所述冷却通道还包括与所述进液通道相对设置的出液通道；所述第二定子套环形成有出液槽，所述出液槽包括第二进液口和第二出液口；所述出液槽与冷却管出液端通过所述第二进液口连通，所述出液槽与出液通道通过所述第二出液口连通；

所述冷却管内的冷却液经所述出液槽进入所述出液通道并排出。

进一步可选地，所述第一定子套环在所述进液槽的轴向两侧各形成有一第一安装槽，所述第一安装槽内设置有第一密封圈；和/或，

所述第二定子套环在所述出液槽的轴向两侧各形成有一第二安装槽，所述第二安装槽内设置有第二密封圈。

本实用新型还提供一种电主轴组件，包括轴承座和上述任一项所述的电主轴；所述轴承座套设在所述电主轴的外周侧，且与电主轴通过轴承连接。

本实用新型还提供一种数控机床，包括机床本体和设置所述机床本体上的电主轴或电主轴组件；所述电主轴为上述任一项所述的电主轴，所述电主轴组件为上述所述的电主轴组件。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果主要在于：

(1)兼顾冷却效果与减振效果，在套筒与定子铁芯之间灌封灌封胶，灌封胶里预埋有冷却管，向冷却管中通入冷却液，可冷却定子，散热路径短和冷却效果好；灌封胶提升了套筒与定子铁芯之间的连接支撑刚度，并增加了连接阻尼；结构简单，有效减缓定子的振动和降低定子的变形，提高了电主轴运行的稳定性，延长了电主轴的寿命，保证电主轴可靠运行，进一步提高零件的加工精度；解决现有的电主轴结构复杂、刚度低、散热效果差和减振效果不明显等问题；

(2)灌封胶采用导热效果好和阻尼大的材料，不影响冷却管的散热功能；提高定子与主轴套筒之间的同轴度，进一步提高定子和转子的同轴度，降低了因定子和转子偏心引起的电主轴噪声，解决定子和转子之间的同轴度差的问题，解决电主轴振动大和电磁噪声高的问题；

(3)冷却管包括一个，冷却管缠绕在定子铁芯的侧壁外侧并形成螺旋型结构；或冷却管包括多个，多个冷却管沿定子铁芯的周向围设在定子铁芯的侧壁外侧；增大了冷却管与灌封胶和定子铁芯的接触面积，提高了定子铁芯的散热效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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引申获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型提供的电主轴实施例1整体剖视结构示意图；

图2a和图2b为本实用新型提供的电主轴实施例1部分剖视结构示意图；

图3为本实用新型提供的冷却管实施例1结构示意图；

图4为本实用新型提供的电主轴实施例2整体剖视结构示意图；

图5a和图5b为本实用新型提供的电主轴实施例2部分剖视结构示意图；

图6为图4中A处的放大图；

图7为本实用新型提供的第一定子套环、第二定子套环和冷却管实施例2装配结构示意图；

图8为本实用新型提供的电主轴实施例3整体剖视结构示意图；

图中：

1-主轴套筒；11-进液通道；111-进液通道的出液端；12-出液通道；121-出液通道的进液端；

21-定子铁芯；22-冷却管；221-冷却管进液端；222-冷却管出液端；23-灌封胶；24-定子套筒；241-进液通孔；242-出液通孔；

3-第一定子套环；31-进液槽；311-第一进液口；312-第一出液口；32-第一安装槽；

4-第二定子套环；41-出液槽；411-第二进液口；412-第二出液口；42-第二安装槽；

5-第一密封圈。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。

在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

现有数控机床在实际高速切削加工过程中，电机定子会产生大量热量与电磁激振力，引起电主轴温升与振动，从而影响电主轴的回转精度；有人提出在定子铁芯与主轴套筒之间设置冷却套，该冷却套采用金属制成且形成有冷却通道，在冷却通道内通入冷却液，以对电主轴降温；但该方案中冷却套与主轴套筒之间存在间隙，降低了电主轴的刚度，不利于减振；还有人提出在主轴箱体内嵌设有冷却管，但该方案实施难度大、结构复杂、散热效果差和减振效果差；

本实用新型创造性地提供一种电主轴，电主轴包括套筒和设置在套筒内的定子铁芯，套筒与定子铁芯之间设置有冷却管，套筒、定子铁芯和冷却管之间灌封有灌封胶；

兼顾冷却效果与减振效果，在套筒与定子铁芯之间灌封灌封胶，灌封胶里预埋有冷却管，向冷却管中通入冷却液，可冷却定子，冷却效果好；灌封胶提升了套筒与定子铁芯之间的连接支撑刚度，并增加了连接阻尼；结构简单，有效减缓定子的振动和降低定子的变形，提高了电主轴运行的稳定性，延长了电主轴的寿命，保证电主轴可靠运行，进一步提高零件的加工精度。

实施例1

<电主轴>

如图1、图2a、图2b和图3所示，本实施例提供一种电主轴，电主轴包括主轴套筒1和设置在主轴套筒1内的定子铁芯21，主轴套筒1与定子铁芯21之间设置有冷却管22，主轴套筒1、定子铁芯21和冷却管22之间灌封有灌封胶23；

灌封胶23对冷却管22起固定作用，同时使主轴套筒1与定子铁芯21可靠连接，提高主轴套筒1与定子铁芯21之间的刚度；此外，灌封胶23采用导热效果好和阻尼大的材料，不影响冷却管22的散热功能，同时增加了连接阻尼，有效减缓定子的振动和降低定子的变形，减少电主轴的噪音，提高了电主轴运行的稳定性，延长了电主轴的寿命，保证电主轴可靠运行，进一步提高零件的加工精度；解决现有的电主轴结构复杂、刚度低、散热效果差和减振效果不明显等问题；优选的，灌封胶23采用环氧树脂制成，不影响冷却管22的散热功能。

进一步，冷却管22包括一个，该冷却管22缠绕在定子铁芯21的侧壁外侧并形成螺旋型结构；冷却管22与定子铁芯21的侧壁外侧直接接触，或冷却管22与定子铁芯21的侧壁外侧之间存在灌封胶23；缩短了冷却管22与定子铁芯21之间的散热路径，增大了冷却管22与灌封胶23和定子铁芯21的接触面积，提高了定子铁芯21的冷却效果；

冷却管22的截面形状并不限制，可为圆形、矩形或其他形状。

主轴套筒1形成有冷却通道，冷却通道包括相对设置的进液通道11和出液通道12；冷却管进液端221与进液通道11连通，冷却管出液端222与出液通道12连通；进液通道11内的冷却液进入冷却管22，经出液通道12排出；冷却液流经冷却管22时与定子铁芯21散发出的热量进行热交换，进而达到降温的目的。

电主轴的装配过程如下：

将冷却管22缠绕在定子铁芯21的外侧并形成螺旋型结构；

将冷却管进液端221与进液通道的出液端111连通，冷却管出液端222与出液通道的进液端121连通；

将灌封胶23注入到主轴套筒1的内侧面与定子铁芯21的外侧面之间。

实施例2

如图4、图5a、图5b、图6和图7所示，与实施例1不同的是，冷却管22包括多个，多个冷却管22沿定子铁芯21的周向围设在定子铁芯21的侧壁外侧；冷却管22与定子铁芯21的侧壁外侧直接接触，或冷却管22与定子铁芯21的侧壁外侧之间存在灌封胶23；冷却液流道顺畅，缩短了冷却管22与定子铁芯21之间的散热路径，增大了冷却管22与灌封胶23和定子铁芯21的接触面积，提高了定子铁芯21的冷却效果；

优选的，冷却管22呈线型且沿定子铁芯21的轴线延伸。

针对多个冷却管22无法固定的问题，本实施例提出，电主轴还包括第一定子套环3和第二定子套环4，第一定子套环3和第二定子套环4均设置在主轴套筒1内，且第一定子套环3和第二定子套环4均套设在定子铁芯21的侧壁外侧；第一定子套环3和第二定子套环4分别位于定子铁芯21的轴向的两端；装配方便；

第一定子套环3与第二定子套环4之间设置有多个冷却管22。

进一步，主轴套筒1的侧壁形成有冷却通道，冷却通道包括进液通道11；第一定子套环3形成有进液槽31，进液槽31包括第一进液口311和第一出液口312；进液槽31与进液通道11通过第一进液口311连通，进液槽31与冷却管进液端221通过第一出液口312连通；

优选的，进液槽31为环形槽，第一进液口311靠近冷却通道设置，第一进液口311与进液通道的出液端111连通；第一出液口312可为一个且为环形结构，多个冷却管进液端221与该第一出液口312连通；或第一出液口312可为多个且多个第一出液口312沿第一定子套环3的周向设置，第一出液口312与冷却管22的一一对应，进液槽31内的冷却液经第一出液口312排至对应的冷却管22内；

进液通道11内的冷却液经进液槽31进入多个冷却管22。

此外，冷却通道还包括与进液通道11相对设置的出液通道12；第二定子套环4形成有出液槽41，出液槽41包括第二进液口411和第二出液口412；出液槽41与冷却管出液端222通过第二进液口411连通，出液槽41与出液通道12通过第二出液口412连通；

优选的，出液槽41为环形槽，第二进液口411可为一个且为环形结构，多个冷却管进液端221与该第二进液口411连通；或第二进液口411可为多个且多个第二进液口411沿第二定子套环4的周向设置，第二进液口411与冷却管22的一一对应，冷却管22内的冷却液经对应的第二进液口411排至出液槽41内；第二出液口412靠近出液通道12设置，第二出液口412与出液通道的进液端121连通；

冷却管22内的冷却液经第二进液口411进入出液槽41，后经第二出液口412排至，并经出液通道12排出。

针对第一定子套环3和第二定子套环4与主轴套筒1之间的密封问题，本实施例提出，第一定子套环3在进液槽31的轴向两侧各形成有一第一安装槽32，第一安装槽32内设置有第一密封圈5；第一安装槽32为环形槽，第一密封圈5可防止进液槽31内的冷却液经第一定子套环3与主轴套筒1之间的间隙流出；

第二定子套环4在出液槽41的轴向两侧各形成有一第二安装槽42，第二安装槽42内设置有第二密封圈；第二安装槽42为环形槽，第二密封圈可防止出液槽41内的冷却液经第二定子套环4与主轴套筒1之间的间隙流出。

电主轴的装配过程如下：

将多个线型冷却管进液端221预装入第一定子套环3内，将多个线型冷却管出液端222预装入第二定子套环4内；

将第一密封圈5设置在第一安装槽32内，将第二密封圈设置在第二安装槽42内；

将电主轴的定子依次穿过第一定子套环3和第二定子套环4构成定子套环组件；

将定子套环组件设置在主轴套筒1中；将灌封胶23注入到主轴套筒1的内侧面与定子铁芯21的外侧面之间。

实施例3

如图8所示，与实施例1和实施例2不同的是，电主轴包括主轴套筒1、定子套筒24和设置在定子套筒24内的定子铁芯21，定子套筒24与定子铁芯21之间设置有冷却管22；定子套筒24、定子铁芯21和冷却管22之间灌封有灌封胶23，灌封胶23使定子套筒24、定子铁芯21和冷却管22构成一整体件；定子套筒24的侧壁外侧套设有主轴套筒1且该整体件与主轴套筒1配合连接；便于维修；定子套筒24形成有进液通孔241和出液通孔242；冷却管进液端221通过进液通孔241与进液通道11连通，冷却管出液端222通过出液通孔242与出液通道12连通。

具体地，主轴套筒1与定子套筒24之间的连接方式可为以下三种方式中的任一种：①热套过盈配合；②小间隙配合+紧固件紧固；③在定子套筒24与主轴套筒1之间注入灌封胶23连接。

实施例4

本实施例还提供一种电主轴组件，包括轴承座和上述任一项所述的电主轴；轴承座套设在电主轴的外周侧，且与电主轴通过轴承连接。

本实施例还提供一种数控机床，包括机床本体和设置机床本体上的电主轴或电主轴组件；电主轴为上述任一项所述的电主轴，电主轴组件为上述所述的电主轴。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (11)

1.一种电主轴，其特征在于，所述电主轴包括套筒和设置在所述套筒内的定子铁芯(21)，所述套筒与定子铁芯(21)之间设置有冷却管(22)，所述套筒、定子铁芯(21)和冷却管(22)之间灌封有灌封胶(23)。

2.根据权利要求1所述的电主轴，其特征在于，所述套筒为主轴套筒(1)；或，

所述套筒为定子套筒(24)，所述灌封胶(23)使所述定子套筒(24)、定子铁芯(21)和冷却管(22)构成一整体件；所述定子套筒(24)的侧壁外侧套设有主轴套筒(1)。

3.根据权利要求2所述的电主轴，其特征在于，所述冷却管(22)缠绕在所述定子铁芯(21)的侧壁外侧并形成螺旋型结构；所述冷却管(22)与定子铁芯(21)的侧壁外侧直接接触，或所述冷却管(22)与定子铁芯(21)的侧壁外侧之间存在灌封胶(23)。

4.根据权利要求3所述的电主轴，其特征在于，所述主轴套筒(1)形成有冷却通道，所述冷却通道包括相对设置的进液通道(11)和出液通道(12)；所述冷却管(22)形成有冷却管进液端(221)和冷却管出液端(222)，所述冷却管进液端(221)与进液通道(11)连通，所述冷却管出液端(222)与出液通道(12)连通；

所述进液通道(11)内的冷却液进入冷却管(22)，经所述出液通道(12)排出。

5.根据权利要求2所述的电主轴，其特征在于，所述冷却管(22)包括多个，多个所述冷却管(22)沿所述定子铁芯(21)的周向围设在所述定子铁芯(21)的侧壁外侧；所述冷却管(22)与定子铁芯(21)的侧壁外侧直接接触，或所述冷却管(22)与定子铁芯(21)的侧壁外侧之间存在有灌封胶(23)。

6.根据权利要求5所述的电主轴，其特征在于，所述电主轴还包括第一定子套环(3)和第二定子套环(4)，所述第一定子套环(3)和第二定子套环(4)均设置在所述主轴套筒(1)或定子套筒(24)内，且所述第一定子套环(3)和第二定子套环(4)均套设在所述定子铁芯(21)的侧壁外侧；所述第一定子套环(3)和第二定子套环(4)分别位于所述定子铁芯(21)的轴向的两端；

所述第一定子套环(3)与第二定子套环(4)之间设置有多个所述冷却管(22)。

7.根据权利要求6所述的电主轴，其特征在于，所述主轴套筒(1)的侧壁形成有冷却通道，所述冷却通道包括进液通道(11)；所述第一定子套环(3)形成有进液槽(31)，所述进液槽(31)包括第一进液口(311)和第一出液口(312)；所述进液槽(31)与进液通道(11)通过所述第一进液口(311)连通，所述进液槽(31)与冷却管进液端(221)通过所述第一出液口(312)连通；

所述进液通道(11)内的冷却液经所述进液槽(31)进入多个所述冷却管(22)。

8.根据权利要求7所述的电主轴，其特征在于，所述冷却通道还包括与所述进液通道(11)相对设置的出液通道(12)；所述第二定子套环(4)形成有出液槽(41)，所述出液槽(41)包括第二进液口(411)和第二出液口(412)；所述出液槽(41)与冷却管出液端(222)通过所述第二进液口(411)连通，所述出液槽(41)与出液通道(12)通过所述第二出液口(412)连通；

所述冷却管(22)内的冷却液经所述出液槽(41)进入所述出液通道(12)并排出。

9.根据权利要求8所述的电主轴，其特征在于，所述第一定子套环(3)在所述进液槽(31)的轴向两侧各形成有一第一安装槽(32)，所述第一安装槽(32)内设置有第一密封圈(5)；和/或，

所述第二定子套环(4)在所述出液槽(41)的轴向两侧各形成有一第二安装槽(42)，所述第二安装槽(42)内设置有第二密封圈。

10.一种电主轴组件，其特征在于，包括轴承座和权利要求1-9任一项所述的电主轴；所述轴承座套设在所述电主轴的外周侧，且与电主轴通过轴承连接。

11.一种数控机床，其特征在于，包括机床本体和设置所述机床本体上的电主轴或电主轴组件；所述电主轴为权利要求1-9任一项所述的电主轴，所述电主轴组件为权利要求10所述的电主轴组件。

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