DE102006043550A1 - Motor e.g. three-phase alternating current synchronous motor, milling spindle for machine tool, has cooling unit with cooling fluid e.g. cooling air, for cooling motor, and stator housing with fluid and/or air-passage for conveyance of air - Google Patents

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Abstract

The spindle (1) has a cooling unit (2) with a cooling fluid such as cooling air, for cooling an electric motor that has a rotor, a stator (5), a hollow shaft with a spindle head. A stator housing (8) comprises a fluid- and/or air-passage for conveyance of the air, where a number of cooling ducts (11) are arranged in a circumferential direction of the housing. A fan (10) or a ventilator is provided in the housing for generating flow of the fluid.

Description

Die Erfindung betrifft eine Motorspindel mit einer Kühleinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a motor spindle with a cooling unit according to the preamble of claim 1.

Motorspindeln bzw. Motorfrässpindeln sind üblicherweise mit integrierten Elektromotoren, insbesondere Drehstrom-Synchron- oder Asynchronmotoren ausgerüstet. Im Betrieb der Spindeln entstehen Verluste sowohl an mechanischen Bauelementen wie Kugellagern, etc. als auch als elektrische Verluste im Elektromotor. Aus diesem Grund benötigen Motorspindeln eine Kühlung, die bislang als Flüssigkeits- bzw. Wasserkühlung ausgeführt wird.motor spindles or motor milling spindles are common with integrated electric motors, in particular three-phase synchronous or asynchronous motors equipped. In the operation of the spindles losses occur both on mechanical Components such as ball bearings, etc. as well as electrical losses in the electric motor. For this reason, motor spindles need a cooling, the so far as liquid or water cooling accomplished becomes.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Motorspindel, insbesondere für eine Werkzeugmaschine, mit einer ein Kühlfluid umfassenden Kühleinheit zum Kühlen der Motorspindel, vorzuschlagen, die wirtschaftlich besonders günstig herstellbar und/oder besonders kompakt ausbildbar ist.task The invention relates to a motor spindle, in particular for a machine tool, with a cooling fluid comprehensive cooling unit for cooling the motor spindle, to propose, the economical to produce particularly favorable and / or is particularly compact formable.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Motorspindel der einleitend beschriebenen Art, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.These Task is, starting from a motor spindle described in the introduction Art, solved by the characterizing features of claim 1. By in the subclaims mentioned measures are advantageous embodiments and further developments of the invention possible.

Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Spindel dadurch aus, dass das Kühlfluid als Kühlgas, insbesondere als Kühlluft, ausgebildet ist. Hierdurch kann eine besonders wirtschaftlich günstige Motorspindel realisiert werden. Die Luft kann ohne Aufwand aus der Umgebung angesaugt und wieder an diese abgegeben werden. Aufwendige Zu- und Abführleitungen oder dergleichen können entfallen.Accordingly is a spindle according to the invention characterized in that the cooling fluid as a cooling gas, especially as cooling air, is trained. This allows a particularly economical motor spindle will be realized. The air can be sucked in and out of the environment without any hassle be returned to this again. Elaborate supply and discharge lines or the like can be omitted.

Vorzugsweise umfasst ein Statorgehäuse wenigstens ein Kühlfluid- bzw. Luftkanal zur Durchleitung des Kühlgases, wobei in Umfangsrichtung des Statorgehäuses mehrere Kühlkanäle angeordnet sind. Hiermit wird die Kühlung besonders effizient.Preferably includes a stator housing at least a cooling fluid or air duct for the passage of the cooling gas, wherein in the circumferential direction of the stator housing a plurality of cooling channels are arranged. This will cool especially efficient.

Vorteilhafterweise ist wenigstens ein Gebläse oder ein Ventilator zum Erzeugen einer Strömung des Kühlfluids vorgesehen. Dies erhöht den Volumenstrom der Kühlung und bewirkt somit eine bessere Abwärmeabfuhr.advantageously, is at least a fan or a fan for generating a flow of the cooling fluid is provided. This increases the volume flow the cooling and thus causes a better waste heat removal.

In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung kann ein Gebläse oder ein Lüfter verwendet werden, die im Wesentlichen bereits handelsüblichen sind und die z.B. bereits in großer Stückzahl eingesetzt werden.In a particular embodiment of the invention, a fan or a fan are used, which are essentially already commercially available and the e.g. already in great quantity be used.

Gemäß einer Variante der Erfindung ist das Gebläse oder der Ventilator wenigstens teilweise innerhalb, insbesondere im Wesentlichen vollständig innerhalb eines Statorgehäuses angeordnet. Hiermit wird die Motorspindel sehr kompakt.According to one Variant of the invention is the blower or the fan at least partially within, in particular substantially completely within a stator housing arranged. This makes the motor spindle very compact.

Vorzugsweise ist wenigstens ein polygonförmiger, insbesondere im Wesentlichen viereckiger Querschnitt eines Statorgehäuses vorgesehen. Hiermit entstehen Eckbereiche in Bezug zum kreisrunden Querschnitt des Elektromotors bzw. Stators/Rotors, die in vorteilhafter Weise zur Aufnahme von Leitungen und/oder für Kühlkanäle verwendbar sind.Preferably is at least a polygonal, in particular provided substantially square cross-section of a stator. This creates corner areas in relation to the circular cross-section of the electric motor or stator / rotor, in an advantageous manner can be used for receiving lines and / or for cooling channels.

Vorteilhafterweise ist wenigstens in einem Eckbereich des Statorgehäusequerschnitts der Kühlfluid- bzw. Luftkanal angeordnet.advantageously, is at least in a corner region of the Statorgehäusequerschnitts the cooling fluid or air duct arranged.

Vorzugsweise ist der Kühlkanal, insbesondere Luftkanal in Strömungsrichtung des Kühlfluids vor einer Druckerzeugungseinheit, insbesondere dem Gebläse oder dem Ventilator, angeordnet. Hiermit wird das Kühlgas bzw. die Kühlluft durch die Kanäle gesaugt. Dies bedeutet u.a., dass die Einströmende Luft diffus zu den Kanälen strömen kann und dann kontrolliert durch diese hindurch strömen und wieder kontrolliert die Motorspindel verlassen kann. Dies vereinfacht das Kühlsystem.Preferably is the cooling channel, in particular air duct in the flow direction of the cooling fluid before a pressure generating unit, in particular the blower or the fan, arranged. Hereby, the cooling gas or the cooling air is through sucked the channels. This means, inter alia, that the inflowing air can flow diffusely to the channels and then flow controlled through them and controlled again leave the motor spindle. This simplifies the cooling system.

In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist eine Verbindung zwischen den Kühlkanälen in den Ecken bzw. Eckbereichen und den Wickelköpfen des Stators des Elektqromotors vorgesehen. Hierdurch wird das Kühlfluid bzw. die Kühlluft nicht nur an der äußeren Mantelfläche des Motors vorbeigeleitet, sondern ein Teil des Kühlgases bzw. der Luft kann über den Wickelkopf in den Motorraum eindringen, am Wickelkopf vorbei strömen und danach über dem hinteren Wickelkopf wieder in den Kanal zur Lüftereinheit strömen. Diese Art der Kühlung kann als sogenannter innen belüfteter Motor bezeichnet werden und weist eine noch zusätzliche, deutlich größere Effizienz auf, als dies durch ein reines am Statoraußendurchmesser vorbeiströmendes Kühlprinzip realisierbar ist.In a particular embodiment of the invention is a compound between the cooling channels in the Corners or corners and the winding heads of the stator of the Elektqromotors intended. As a result, the cooling fluid or the cooling air not only on the outer surface of the Motors bypassed, but a portion of the cooling gas or the air can over the Penetrate the winding head into the engine compartment, flow past the winding head and after that over the feed the rear winding head back into the duct to the fan unit. These Type of cooling can be used as a so-called ventilated interior Engine and has an additional, significantly greater efficiency on, as this can be realized by a pure flowing past the stator outer diameter cooling principle is.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.One embodiment The invention is illustrated in the drawing and is based on the Figures in more detail below explained.

Im Einzelnen zeigt:in the Individual shows:

1 eine schematische, diagonal geschnittene Darstellung durch eine Motorspindel gemäß der Erfindung, 1 a schematic, diagonally cut representation by a motor spindle according to the invention,

2 eine schematische, senkrecht bzw. waagrecht geschnittene Darstellung durch eine Motorspindel gemäß 1 und 2 a schematic, vertical or horizontal section through a motor spindle according to 1 and

3 eine schematische Quereschnittdarstellung der Motorspindel gemäß 1. 3 a schematic cross-sectional view of the motor spindle according to 1 ,

In 1 ist schematisch eine Motorspindel 1 mit einer Kühleinheit 2 zum Kühlen eines Elektromotors 3 dargestellt. Der Elektromotor 3 umfasst einen Rotor 4 und einen Stator 5 sowie eine Hohlwelle 6 mit einem Spindelkopf 7. Die Motorspindel 1 bzw. Welle 6 ist zwischen mindestens zwei Lagern gelagert.In 1 is schematically a motor spindle 1 with a cooling unit 2 for cooling an electric motor 3 shown. The electric motor 3 includes a rotor 4 and a stator 5 and a hollow shaft 6 with a spindle head 7 , The motor spindle 1 or wave 6 is stored between at least two warehouses.

Die Motorspindel 1 umfasst ein Gehäuse 8, das vorzugsweise im vorderen Bereich einen Zentrier- bzw. Befestigungsflansch 9 aufweist, über den die Motorfrässpindel 1 mit der nicht näher dargestellten Werkzeugmaschine verbunden ist. Das Statorgehäuse 8 weist in seinem Querschnitt eine vier- oder mehreckige Form auf (siehe 3) und beinhaltet in seinem Inneren den Stator 5 des antreibenden Elektromotors 3.The motor spindle 1 includes a housing 8th , which preferably in the front region a centering or mounting flange 9 has, over which the Motorfrässpindel 1 connected to the machine tool, not shown. The stator housing 8th has a four- or polygonal shape in its cross-section (see 3 ) and contains the stator in its interior 5 of the driving electric motor 3 ,

An der dem Arbeitsraum abgewandten Seite des Gehäuses 8 ist in vorteilhafter Weise ein Axiallüfter 10 oder dergleichen angebracht. In den Ecken des Gehäusequerschnitts sind umfangseitig verteilt mehrere Kühlkanäle 11 bzw. Kühlbohrungen vorgesehen. Diese weisen in ihrer Verlängerung in Richtung der Drehachse und in Richtung der Strömung eine Verbindung zum Arbeitsraum des Lüfters 10 auf. Die zur Kühlung der Motorspindel 1 benötigte Luft wird durch die entsprechende Wirkrichtung des Lüfters 10 durch die Kühlbohrungen 11 gesaugt und am Lüfter 10 vorbei nach hinten weg- bzw. ausgeblasen.At the side facing away from the working space of the housing 8th is advantageously an axial fan 10 or the like attached. In the corners of the housing cross-section are circumferentially distributed more cooling channels 11 or cooling holes provided. These have in their extension in the direction of the axis of rotation and in the direction of the flow a connection to the working space of the fan 10 on. The for cooling the motor spindle 1 required air is through the corresponding effective direction of the fan 10 through the cooling holes 11 sucked and on the fan 10 over to the back or blown away.

Zur Realisierung der Kühlung fließt Luft vorzugsweise außen an der Mantelfläche es Gehäuses 8 vorbei und tritt dann am vorderen Ende der Spindel in der Nähe des Zentrier- und Befestigungsflansches 9 über die angeschrägten Bohrungsenden in die Kühlkanäle 11 ein.To realize the cooling, air preferably flows outside on the lateral surface of the housing 8th and then enters the front end of the spindle near the centering and mounting flange 9 over the tapered bore ends in the cooling channels 11 one.

Weiterhin ist schematisch eine Spannzange 13 des Spannsystems 7 in gelöster (obere Hälfte) und in gespannter (untere Hälfte) Position dargestellt. Die Spannzange 12 ist mit einer Zugstange 13 verbunden. Das Verspannen erfolgt über die Kraft von Tellerfedern 15 (nur rudimentär dargestellt). Gelöst wird in dem vorliegenden Fall mit pneumatischer Kraft der Löseeinheit 14. Eine Druckluftleitung ist zur Versorgung mit Druckluft für die Löseeinheit 14 vorgesehen.Furthermore, schematically a collet 13 of the clamping system 7 displayed in dissolved (upper half) and in tensioned (lower half) position. The collet 12 is with a drawbar 13 connected. The clamping takes place via the force of disc springs 15 (shown only rudimentarily). Is solved in the present case with pneumatic force of the release unit 14 , A compressed air line is to supply compressed air for the release unit 14 intended.

Die Spindel 1 weist darüber hinaus elektrische Anschlüsse 16, 17 zur elektrischen Signal- und/oder Energieversorgung auf. Diese können beispielsweise als separate Stecker-Buchsenelemente oder dergleichen ausgebildet werden.The spindle 1 also has electrical connections 16 . 17 for electrical signal and / or power supply. These may be formed, for example, as separate plug socket elements or the like.

Claims (12)

Motorspindel, insbesondere Motorfrässpindel, mit einer ein Kühlfluid umfassenden Kühleinheit zum Kühlen der Motorspindel, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlfluid als Kühlgas ausgebildet ist.Motor spindle, in particular motor milling spindle, with a cooling fluid comprising a cooling unit for cooling the motor spindle, characterized in that the cooling fluid is designed as a cooling gas. Motorspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlfluid als Kühlluft ausgebildet ist.Motor spindle according to claim 1, characterized that the cooling fluid as cooling air is trained. Motorspindel nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Statorgehäuse wenigstens ein Kühlfluid- bzw. Luftkanal zur Durchleitung des Kühlgases umfasst.Motor spindle according to one of the preceding claims, characterized in that a stator housing has at least one cooling fluid or air duct for the passage of the cooling gas comprises. Motorspindel nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Gebläse oder ein Ventilator zum Erzeugen einer Strömung des Kühlfluids vorgesehen ist.Motor spindle according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least one fan or a fan for Generating a flow of the cooling fluid is provided. Motorspindel nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse oder der Ventilator wenigstens teilweise innerhalb eines Statorgehäuses angeordnet ist.Motor spindle according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the blower or the fan at least partially disposed within a stator housing is. Motorspindel nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das das Gebläse oder der Ventilator im Wesentlichen vollständig innerhalb des Statorgehäuses angeordnet ist.Motor spindle according to one of the preceding claims, characterized marked that the blower or the fan is disposed substantially entirely within the stator housing is. Motorspindel nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein polygonförmiger, insbesondere im Wesentlichenviereckiger Querschnitt eines Statorgehäuses vorgesehen ist.Motor spindle according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least one polygonal, in particular substantially quadrangular Cross section of a stator provided is. Motorspindel nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens in einem Eckbereich des Statorgehäusequerschnitt der Kühlfluid- bzw. Luftkanal angeordnet ist.Motor spindle according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least in a corner region of the stator housing cross-section the cooling fluid or air duct is arranged. Motorspindel nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal, insbesondere Luftkanal in Strömungsrichtung des Kühlfluids vor einer Druckerzeugungseinheit, insbesondere dem Gebläse oder dem Ventilator, angeordnet ist.Motor spindle according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the cooling channel, in particular air channel in the flow direction of the cooling fluid before a pressure generating unit, in particular the blower or the fan is arranged. Motorspindel nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung des Statorgehäuses mehrere Kühlkanäle angeordnet sind.Motor spindle according to one of the preceding claims, characterized characterized in that in the circumferential direction of the stator housing more Cooling channels arranged are. Motorspindel nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorspindel als Fräs-Motor-Spindel ausgebildet ist.Motor spindle according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the motor spindle is designed as a milling motor spindle. Werkzeugmaschine mit einer Motorspindel nach einem der vorgenannten Ansprüche.Machine tool with a motor spindle after a the aforementioned claims.
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