CN114227372A - 一种电主轴冷却机构 - Google Patents

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黄光景
林翠梅
罗旭忠
何峻华
许建强
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Abstract

本发明公开了一种电主轴冷却机构，涉及电主轴技术领域，包括：第一冷却组件，第一冷却组件设置于电主轴壳体的外壁；第二冷却组件，第二冷却组件为进气管，进气管的一端贯穿电主轴输入端的端部并延伸至电主轴壳体的内部，进气管的另一端与外部冷却气源连接，电主轴输出端的端部设置有与电主轴壳体内部连通的出气口。本发明通过在第一冷却组件和第二组件的结合，第一冷却组件设置在电主轴壳体的外壁上，通过进气管向电主轴壳体的内部吹冷气，通过冷却介质在电主轴壳体的表面进行换热以及进气管对电主轴壳体内部的吹冷气，冷气经电主轴壳体的另一端吹出，进而能够对电主轴的冷却速率，以此减小电主轴的热变形，从而提高电主轴的加工精度。

Description

一种电主轴冷却机构
技术领域
本发明涉及电主轴技术领域，更具体的说是涉及一种电主轴冷却机构。
背景技术
电主轴是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。电主轴将电机集成于主轴单元中，因其转速很高，运转时会产生大量热量，引起电主轴温升，使电主轴的热态特性和动态特性变差，从而影响电主轴的正常工作，因此必须采取一定措施控制电主轴的温度，使其恒定在一定值内。
现有技术中对于电主轴的冷却方式是在主轴外筒中加工循环孔或循环槽，并向循环孔或循环槽中通入冷却介质，冷却介质与主轴外筒的外壁发生热交换，进而将主轴内部的热量带走，但是对于在主轴外筒中加工循环孔或循环槽的工艺复杂，增加了制作成本，此外，只通过主轴外筒的冷却介质进行热交换，对于主轴外筒内的定子、转子、和轴承等零部件并不能实现高效的冷却。
因此，如何提供一种既能简化在主轴外筒加工循环孔或循环槽的工艺，又能提高电主轴冷却效率的电主轴冷却机构是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电主轴冷却机构，旨在解决上述背景技术中的问题之一，实现在电主轴的内部和外部共同冷却，进而提高电主轴的冷却速率。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电主轴冷却机构，包括：
第一冷却组件，所述第一冷却组件设置于电主轴壳体的外壁；
第二冷却组件，所述第二冷却组件为进气管，所述进气管的一端贯穿电主轴输入端的端部并延伸至电主轴壳体的内部，所述进气管的另一端与外部冷却气源连接，电主轴输出端的端部设置有与所述电主轴壳体内部连通的出气口。
进一步地，所述第一冷却组件包括冷却管路和套筒，所述冷却管路绕设在所述电主轴壳体的外壁，所述套筒套设在所述冷却管路外，所述套筒与所述电主轴壳体固定连接。
进一步地，该电主轴冷却机构还包括压盖和端盖，所述压盖设于所述电主轴输入端的一端，所述压盖分别与电主轴壳体和套筒固定连接，所述压盖上具有供所述进气管和冷却管路穿过的穿设孔，所述端盖设于所述电主轴输出端的一端，所述端盖分别与电主轴壳体和套筒固定连接，所述端盖上具有与所述出气口对应的通孔。
进一步地，所述电主轴壳体与所述套筒之间密实填充有导热介质，所述压盖与电主轴壳体以及套筒的连接处均设置有密封垫，所述端盖与电主轴壳体以及套筒的连接处也设置有密封垫，密封垫的设置用于防止所述导热介质的泄露。
进一步地，该电主轴冷却机构还包括均风件，所述均风件的外壁与所述电主轴壳体的内壁固定连接，所述均风件为圆环形结构，所述均风件的内部具有环形通腔，所述均风件的内壁上具有多个均匀分布的气孔，多个所述气孔均与所述环形通腔连通，所述均风件的侧壁上具有与所述环形通腔连通的管接口，所述进气管延伸至所述电主轴壳体的内部的一端与所述管接口连接。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种电主轴冷却机构，通过第一冷却组件和第二组件的结合，利用第一冷却组件与电主轴壳体的外壁进行热交换，并通过向冷却管路中通入循环的冷却介质，以及通过进气管向电主轴壳体的内部吹冷气，通过冷却介质在电主轴壳体的表面进行换热以及进气管对电主轴壳体内部吹冷气，冷气最后由电主轴壳体的另一端吹出，进而能够提高对电主轴的冷却速率，以此减小电主轴的热变形，从而提高电主轴的加工精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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为本发明提供的电主轴冷却机构的结构示意图；
图2为本发明提供的冷却管路的结构示意图；
图3为本发明提供的均风件的结构示意图；
图4为本发明提供的均风件的俯视图；
图5为本发明提供的图4中A-A方向的剖视图。
其中：1为电主轴壳体；2为转子；3为定子；4为芯轴；5为轴承；6为冷却管路；7为套筒；8为进气管；9为电主轴输入端；10为电主轴输出端；11为出气口；12为压盖；13为端盖；14为进液口；15为出液口；16为导热介质；17为密封垫；18为均风件；19为环形通腔；20为气孔；21为管接口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
参见图1-5，本发明实施例公开了一种电主轴冷却机构，其中，电主轴包括电主轴壳体1、转子2、定子3和芯轴4，芯轴4穿设在电主轴壳体1的内部，转子2固定在芯轴4上，定子3固定在电主轴壳体1的内壁上，定子3与转子2相对应，芯轴4的两端分别与电主轴壳体1的两端通过轴承5转动连接。
该电主轴冷却机构包括第一冷却组件和第二冷却组件。
第一冷却组件设置于电主轴壳体1的外壁；其中，第一冷却组件包括冷却管路6和套筒7，冷却管路6绕设在电主轴壳体1的外壁，套筒7套设在冷却管路6外，套筒7与电主轴壳体1固定连接。
第二冷却组件为进气管8，进气管8的一端贯穿电主轴输入端9的端部并延伸至电主轴壳体1的内部，进气管8的另一端与外部冷却气源连接，电主轴输出端10的端部设置有与电主轴壳体1内部连通的出气口11。
在本实施例中，该电主轴冷却机构还包括压盖12和端盖13，压盖12设于电主轴输入端9的一端，压盖12分别与电主轴壳体1和套筒7固定连接，压盖12上具有供进气管8和冷却管路6穿过的穿设孔，优选地，冷却管路6的进液口14和出液口15位于电主轴壳体1的同一端，进液口14和出液口15分别与外界冷却设备连接，冷却设备用于向冷却管路6中通入循环冷却介质，冷却介质优选为冷却液，即对电主轴壳体1外壁的冷却方式为液冷，端盖13设于电主轴输出端10的一端，端盖13分别与电主轴壳体1和套筒7固定连接，端盖13上具有与出气口11对应的通孔。
在本实施例中，优选地，电主轴壳体1与套筒7之间密实填充有导热介质16，压盖12与电主轴壳体1以及套筒7的连接处均设置有密封垫17，端盖13与电主轴壳体1以及套筒7的连接处也设置有密封垫17，密封垫17的设置用于防止导热介质16的泄露，其中，导热介质16可选用碳化硅粉末，碳化硅粉末导热系数高、热膨胀系数小、化学性能稳定、耐磨性能好，导热介质16能够较好的将从电主轴壳体1上传来的热量传导至冷却管路6上，通过将冷却管路6设置在导热介质16的内部，能够增大冷却管路6与导热介质16的接触面积，在一定程度上提高冷却管路6对电主轴壳体1表面的冷却速率。
在上述实施例中，该电主轴冷却机构还包括均风件18，均风件18的外壁与电主轴壳体1的内壁固定连接，均风件18为圆环形结构，均风件18的内部具有环形通腔19，均风件18的内壁上具有多个均匀分布的气孔20，多个气孔20均与环形通腔19连通，均风件18的侧壁上具有与环形通腔19连通的管接口21，进气管8延伸至电主轴壳体1的内部的一端与管接口21连接。通过均风件18的设置，能够将外部冷却气源所产生的冷气由均风件18的内部吹向芯轴4方向，均风件18具有分散冷气的作用，使得冷气对电主轴壳体1内部的定子3、转子2和芯轴4进行冷却，此外，具体地，电主轴壳体1端部设置的出气口11为多个，多个出气口11的呈轴阵列式分布于电主轴壳体1的端面，出气口11的形状可以为狭长型结构，使得多个出气口11在电主轴壳体1的端面呈发散形结构，便于电主轴壳体1内部经换热后的气体均匀排出。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种电主轴冷却机构，其特征在于，包括：
第一冷却组件，所述第一冷却组件设置于电主轴壳体的外壁；
第二冷却组件，所述第二冷却组件为进气管，所述进气管的一端贯穿电主轴输入端的端部并延伸至电主轴壳体的内部，所述进气管的另一端与外部冷却气源连接，电主轴输出端的端部设置有与所述电主轴壳体内部连通的出气口。
2.根据权利要求1所述的一种电主轴冷却机构，其特征在于，所述第一冷却组件包括冷却管路和套筒，所述冷却管路绕设在所述电主轴壳体的外壁，所述套筒套设在所述冷却管路外，所述套筒与所述电主轴壳体固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种电主轴冷却机构，其特征在于，还包括压盖和端盖，所述压盖设于所述电主轴输入端的一端，所述压盖分别与电主轴壳体和套筒固定连接，所述压盖上具有供所述进气管和冷却管路穿过的穿设孔，所述端盖设于所述电主轴输出端的一端，所述端盖分别与电主轴壳体和套筒固定连接，所述端盖上具有与所述出气口对应的通孔。
4.根据权利要求3所述的一种电主轴冷却机构，其特征在于，所述电主轴壳体与所述套筒之间密实填充有导热介质，所述压盖与电主轴壳体以及套筒的连接处均设置有密封垫，所述端盖与电主轴壳体以及套筒的连接处也设置有密封垫，密封垫的设置用于防止所述导热介质的泄露。
5.根据权利要求1所述的一种电主轴冷却机构，其特征在于，还包括均风件，所述均风件的外壁与所述电主轴壳体的内壁固定连接，所述均风件为圆环形结构，所述均风件的内部具有环形通腔，所述均风件的内壁上具有多个均匀分布的气孔，多个所述气孔均与所述环形通腔连通，所述均风件的侧壁上具有与所述环形通腔连通的管接口，所述进气管延伸至所述电主轴壳体的内部的一端与所述管接口连接。
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