CN101557137B - 端面式电机的电主轴 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种端面式电机的电主轴。它包括外壳、电机定子、电机转子和轴承。其特征在于所述电机定子和电机转子为沿轴向排列的端面式结构，所述电机转子安装在一根转轴的一端，所述轴承两对角接触球轴承，安装在所述转轴的另一端，构成对所述转轴的悬臂式径向支承。本发明将电主轴电机定子和转子的结构改为沿轴向排列的端面式结构，电机转子安装在转轴的最左端，两对支承角接触球轴承安装在转轴的右端。在实现电主轴正常运行下，电主轴的散热效果更好，轴承的结构更紧凑、刚度更好。
Description
技术领域
本发明涉及一种机电工程领域中的电主轴，特别是一种端面式电机的电主轴。
背景资料
电主轴是机电一体化、实现动力转换和输出的功能部件。目前电主轴的电机定子和转子都是嵌套式结构，这种结构的电机转子齿根处的磁通路径是瓶颈状的，并且冷却困难，同时定转子产生的大量热对主轴轴承的影响大，转子铁芯利用率较低，轴承刚度较差。
因而需要开发一种新型的电主轴，通过结构的根本性改变，克服了传统主轴电机转子齿根处的磁通路径的瓶颈状缺点，并且使电主轴的散热效果更好，减少对主轴轴承的热影响，同时使主轴轴承的结构更紧凑，刚度更高。
发明内容
本发明的目的是为了克服目前各种电主轴中，电机转子嵌套在定子内的局限性，提供一种端面式电机的电主轴，使主轴轴承的结构更紧凑，刚度更好，主轴壳体内通过的循环水更利于减少转子的发热量，这样散热效果更好，减少对主轴轴承的热影响，延长了电主轴使用寿命。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种端面式电机的电主轴，包括端面电机定子、定子绕组、端面电机转子、定子外壳、转子外壳、转轴、定子导磁钢环、转子导磁钢环、转子绕组等零部件，其特征在于采用了电机定子和转子沿轴向排列的端面式结构，即电机转子不是嵌套在定子内，而是和定子沿轴向排列，形成端面式结构，其中电机转子安装在转轴的最左端，两对支承角接触球轴承安装在转轴的右端，在实现驱动电主轴旋转的同时，使电主轴的散热性更好，轴承的结构更紧凑，刚度更好。
上述端面式电机的电主轴的结构设置是：端面电机安装在转轴的一端，两对角接触球轴承安装在转轴的另一端，实现对转轴的径向和轴向支承。此电机定子不是传统的套筒式结构，而是组合式结构，其特征在于包括定子环和定子齿，定子环一侧按等距圆周角度并向外延伸形成定子齿，定子齿间形成槽，内槽的宽度大于槽口的宽度，定子是以导磁硅钢片为材质叠压而成的，定子绕组为绕置在定子18个均匀分布的定子齿上的线圈，在直径方向上相对的两个齿上的线圈串联在一起，构成一相控制绕组。定子按轴向磁化，因而气隙中产生轴向的旋转磁场。电机转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。电机转子呈圆盘形，由硅钢片叠压而成，其特征在于在盘形硅钢片上压制有两条环形槽，两条环形槽间开有16条均匀分布的径向槽，使环形槽之间相互连通，形成转子绕线槽。并在绕线槽内填入转子绕组，形成闭合通路的转子绕组切割定子产生的轴向旋转磁场，从而产生感应电流，形成电磁转矩，驱动转子旋转。这种结构的根本性改变克服了传统主轴电机转子齿根处的磁通路径的瓶颈状缺点，并且使电机的散热效果更好，减少对主轴轴承的热影响，同时使主轴轴承的结构更紧凑，刚度更高。
根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：
一种端面式电机的电主轴，包括外壳、电机定子、电机转子和轴承。其特征在于所述电机定子和电机转子为沿轴向排列的端面式结构，所述电机转子安装在一根转轴的一端，所述轴承两对角接触球轴承，安装在所述转轴的另一端，构成对所述转轴的悬臂式径向支承。
上述电机定子是组合式结构，包括定子环和定子绕组，定子环一侧按等距圆周角度并向外延伸形成定子齿，定子齿间形成槽，在定子上的18个均匀分布的定子齿上绕置定子绕组，在直径方向上相对的两个齿上的线圈串联在一起，构成一相控制绕组，定子按轴向磁化，因而气隙中产生轴向的旋转磁场。
上述电机转子是在盘形硅钢片上压制有两条环形槽，通过径向加工孔在两条环形槽间开有16条径向均匀分布的径向槽，使环形槽之间相互连通，形成转子绕线槽。并在转子绕线槽内填入转子绕组，形成闭合通路的转子绕组切割定子产生的轴向旋转磁场，从而产生感应电流，形成电磁转矩，驱动转子旋转。
上述外壳由一根定子外壳连接一根转子外壳构成，在所述定子外壳内的空腔安置所述电机定子和电机转子，电机定子与定子外壳的后端壁固定连接，所述支承转轴的两对角接触球轴承的外座圈固定安置在所述转子外壳内，转子外壳的前端固定一个轴承端盖，轴承端盖内孔固定一根油封圈，所述转轴伸出轴承端盖外。
上述定子外壳上布置有冷却水通道接通冷却***，对内装的电机定子和电机转子进行冷却。
本发明与现有技术相比较，具有以下突出实质性的特点和显著进步：
(1)结构特点的根本改变，克服了传统电主轴转子齿根处的磁通路径是瓶颈状的缺点；
(2)电机的散热效果好，对轴承的热影响小；
(3)轴承的结构紧凑，轴承刚度更好。
附图说明
图1是本发明中端面式电机电主轴的一个实施例的结构示意图；
图2是图1示例中电主轴定子的结构示意图；
图3是图1示例中电主轴转子的结构示意图。
具体实施方式
本发明的一个优选实施例是：参见图1，本端面式电机的电主轴，包括外壳、电机定子1、电机转子3和轴承。所述电机定子1和电机转子3为沿轴向排列的端面式结构，所述电机转子3安装在一根转轴13的一端，所述轴承两对角接触球轴承7、10，安装在所述转轴1的另一端，构成对所述转轴1的悬臂式径向支承。
上述电机定子1的结构示意图如图2所示，电机定子1是组合式结构，包括定子环14和和定子绕组2，定子环14一侧按等距圆周角度并向外延伸形成定子齿15，定子齿15间形成槽16，在定子1上的18个均匀分布的定子齿15上绕置定子绕组2，在直径方向上相对的两个齿上的线圈串联在一起，构成一相控制绕组，定子1按轴向磁化，因而气隙中产生轴向的旋转磁场。
上述电机转子3的结构示意图如图3所示，电机转子3是在盘形硅钢片18上压制有两条环形槽20，通过径向加工孔17在两条环形槽间开有16条径向均匀分布的径向槽，使环形槽20之间相互连通，形成转子绕线槽19。并在转子绕线槽19内填入转子绕组21，形成闭合通路的转子绕组21切割定子产生的轴向旋转磁场，从而产生感应电流，形成电磁转矩，驱动转子3旋转。
参见图1，上述外壳由一个定子外壳5连接一根转子外壳6构成，在所述定子外壳5内的空腔安置所述电机定子1和电机转子3，电机定子1与定子外壳5的后端壁固定连接，所述支承转轴13的两对角接触球轴承7、10的外座圈固定安置在所述转子外壳6内，转子外壳6的前端固定一个轴承端盖11，轴承端盖11内孔固定一根油封圈12，所述转轴13伸出轴承端盖11外。上述定子外壳5上布置有冷却水通道4接通冷却***，对内装的电机定子)和电机转子3进行冷却。
Claims (4)
1.一种端面式电机的电主轴，包括外壳、电机定子(1)、电机转子(3)和轴承；其特征在于所述电机定子(1)和电机转子(3)为沿轴向排列的端面式结构，所述电机转子(3)安装在一根转轴(13)的一端，所述轴承为两对角接触球轴承(7、10)，安装在所述转轴(13)的另一端，构成对所述转轴(13)的悬臂式径向支承；所述电机定子(1)是组合式结构，包括定子环(14)和定子绕组(2)，定子环(14)一侧按等距圆周角度并向外延伸形成定子齿(15)，定子齿(15)间形成槽(16)，在定子(1)上的18个均匀分布的定子齿(15)上绕置定子绕组(2)，在直径方向上相对的两个齿上的线圈串联在一起，构成一相控制绕组，定子(1)按轴向磁化，因而气隙中产生轴向的旋转磁场。
2.根据权利要求1所述的端面式电机的电主轴，其特征在于所述电机转子(3)是在盘形硅钢片(18)上压制有两条环形槽(20)，通过径向加工孔(17)在两条环形槽间开有16条径向均匀分布的径向槽，使环形槽(20)之间相互连通，形成转子绕线槽(19)，并在转子绕线槽(19)内填入转子绕组(21)，形成闭合通路的转子绕组(21)切割定子产生的轴向旋转磁场，从而产生感应电流，形成电磁转矩，驱动转子(3)旋转。
3.根据权利要求1所述的端面式电机的电主轴，其特征在于所述外壳由一个定子外壳(5)连接一个转子外壳(6)构成，在所述定子外壳(5)内的空腔安置所述电机定子(1)和电机转子(3)，电机定子(1)与定子外壳(5)的后端壁固定连接，所述支承转轴(13)的两对角接触球轴承(7、10)的外座圈固定安置在所述转子外壳(6)内，转子外壳(6)的前端固定一个轴承端盖(11)，轴承端盖(11)内孔固定一个油封圈(12)，所述转轴(13)伸出轴承端盖(11)外。
4.根据权利要求3所述的端面式电机的电主轴，其特征在于所述定子外壳(5)上布置有冷却水通道(4)接通冷却***，对内装的电机定子(1)和电机转子(3)进行冷却。
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| 徐同申.国内数控机床用电主轴***的发展.《世界制造技术与装备市场》.2004,(第1期),第21页最后一段至第22页第2段和图4. * |
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