CN202199776U - 被动式冷却芯轴单元的主轴装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了被动式冷却芯轴单元的主轴装置，包括沿轴向设置并具有轴孔的芯轴单元、沿轴向围绕芯轴单元并具有空气流道的外筒单元、设置于芯轴单元与外筒单元之间并与空气流道连通的后空气轴承、设置于芯轴单元与外筒单元之间并与空气流道连通的前空气轴承、设置于芯轴单元与外筒单元之间的线圈单元，及设置于外筒单元的头座单元，后空气轴承与芯轴单元之间形成沿轴向延伸并与轴孔连通的第一气隙，头座单元具有与外筒单元套接的头座，及沿轴向能移动地设置于头座并延伸至轴孔内的推杆，头座具有与空气流道连通的进气流道，及排气孔，推杆具有沿轴向延伸的排气道，排气道具有与轴孔连通的进气端部，及与排气孔连通的排气端部。

Description

被动式冷却芯轴单元的主轴装置

技术领域

本实用新型涉及一种主轴，特别是涉及一种被动式冷却芯轴单元的主轴装置。 

背景技术

现有的主轴装置一般包括一个芯轴单元、一个外壳单元、一个设置于该芯轴单元与该外壳单元之间的线圈单元、一个设置于该芯轴单元与该外壳单元之间的前轴承，及一个设置于该芯轴单元与外壳单元之间的后轴承。 

为了冷却该线圈单元与该前、后轴承，申请人提出一种具冷却效果的主轴装置(中国台湾发明专利公开编号第201103691号)，此种主轴装置是在该芯轴单元与该外壳单元之间设置一个外冷却套，该外冷却套具有一个可供冷媒流入的外冷却道，以在该主轴装置运转时产生冷却效果。 

然而，由于该芯轴单元在径向上离该外冷却套最远，该外冷却套只能对该线圈单元与该前、后轴承的外周部进行冷却，并无法直接冷却到位于最内部的芯轴单元，再加上该芯轴单元与该前、后轴承之间的空气摩擦很大，会有大量的摩擦热能产生在该芯轴单元的表面，因此，该芯轴单元往往会因散热不佳，而影响其稳定性与使用寿命的性能表现。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可对芯轴单元进行冷却的被动式冷却芯轴单元的主轴装置。 

本实用新型被动式冷却芯轴单元的主轴装置，包括一个芯轴单元、一个外筒单元、一个后空气轴承、一个前空气轴承、一个线圈单元，及一个头座单元。该芯轴单元沿一个轴向设置，并具有一个激磁段，及一个沿该轴向延伸的轴孔。该外筒单元为中空状并沿该轴向围绕该芯轴单元，该外筒单元具有一个空气流道。该后空气轴承设置于该芯轴单元与该外筒单元之间，并与该空气流道连通，该后空气轴承与该芯轴单元之间形成一个沿该轴向延伸并与该轴孔连通的第一气隙。该前空气轴承设置于该芯轴单元与该外筒单元之间，并与该空气流道连通。该线圈单元设置于该 激磁段与该外筒单元之间，并沿该轴向介于该前、后空气轴承之间。该头座单元设置于该外筒单元，并具有一个与该外筒单元套接的头座，及一支沿该轴向能移动地设置于该头座并延伸至该芯轴单元的轴孔内的推杆，该头座具有一个与该空气流道连通的进气流道，及一个排气孔，该推杆具有一个沿该轴向延伸的排气道，该排气道具有一个与该轴孔连通的进气端部，及一个与该排气孔连通的排气端部。 

本实用新型被动式冷却芯轴单元的主轴装置，该芯轴单元还具有一个位于该激磁段之前的前端部，及一个位于该激磁段之后的后端部，该外筒单元的空气流道具有一个输入口，及一个第一输出口，该后空气轴承设置于该后端部与该外筒单元之间，该后空气轴承与该后端部之间形成该第一气隙，该后空气轴承具有一个连通该第一气隙与该第一输出口的第一供气流道。 

本实用新型被动式冷却芯轴单元的主轴装置，该外筒单元的空气流道还具有一个第二输出口，该前空气轴承设置于该前端部与该外筒单元之间，该前空气轴承与该前端部之间形成一个沿该轴向延伸的第二气隙，该前空气轴承具有一个连通该第二气隙与该第二输出口的第二供气流道。 

本实用新型被动式冷却芯轴单元的主轴装置，该外筒单元还具有一个外壳，及一个套设于该外壳内的冷却套，该空气流道形成于该冷却套。 

本实用新型被动式冷却芯轴单元的主轴装置，该被动式冷却芯轴单元的主轴装置还包括一个止推空气轴承，该头座还具有一个与该排气孔连通的排气流道，该止推空气轴承位于该外筒单元内，并沿该轴向介于该芯轴单元的后端部与该头座之间，该止推空气轴承具有一个连通该头座的进气流道与该外筒单元的空气流道的输入口的第一连通道、一个与该头座的排气流道连通的第二连通道，及一个与该进气流道连通的第三供气流道，该第三供气流道并与该芯轴单元的轴孔连通。 

本实用新型被动式冷却芯轴单元的主轴装置，该芯轴单元还具有一个轴套件，该激磁段与该前、后端部形成于该轴套件，该轴孔沿该轴向设置于该轴套件。 

本实用新型被动式冷却芯轴单元的主轴装置，该头座单元还具有一个设置于该头座并与该进气流道连通的进气接头。 

本实用新型被动式冷却芯轴单元的主轴装置，该推杆的排气道的进气端部介于该前、后空气轴承之间。 

本实用新型被动式冷却芯轴单元的主轴装置，该芯轴单元还具有一个滑动套设于该轴孔的滑动件、一个沿该轴向与该滑动件锁接的筒夹，及一个恒将该滑动件朝 该推杆推抵的弹力件。 

本实用新型的有益效果在于：利用该推杆的排气道连通该芯轴单元的轴孔与该头座的排气孔，可让流入该后空气轴承的压缩空气，经由该轴孔、该排气道与该排气孔朝后排放至外界，而将该芯轴单元的热能从内部直接带走，并排放至外界。 

附图说明

图1是本实用新型的被动式冷却芯轴单元的主轴装置一较佳实施例的剖视示意图； 

图2是一类似图1的视图，说明压缩空气冷却该较佳实施例的芯轴单元。 

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型被动式冷却芯轴单元的主轴装置进行详细说明。 

有关本实用新型的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的明白。 

参阅图1，本实用新型被动式冷却芯轴单元的主轴装置的较佳实施例，该主轴装置包括：一个芯轴单元10、一个外筒单元20、一个后空气轴承30、一个前空气轴承40、一个线圈单元50、一个头座单元60，及一个止推空气轴承70。 

该芯轴单元10沿一个轴向X设置，并具有一个轴套件11、一个设置该轴套件11内的滑动件12、一个沿该轴向X与该滑动件12锁接的筒夹13，及一个抵接于该轴套件11与该滑动件12之间的弹力件14。 

该轴套件11具有一个激磁段111、一个位于该激磁段111之前的前端部112、一个位于该激磁段111之后的后端部113、一个设置于该后端部113并沿径向延伸出的止推盘114，及一个沿该轴向X延伸设置的轴孔115。该滑动件12滑动套设于该轴孔115。 

该外筒单元20为中空状并沿该轴向X围绕该芯轴单元10，该外筒单元20具有一个外壳21、一个套设于该外壳21内的冷却套22，及一个形成于该冷却套22的空气流道23，该空气流道23具有一个输入口231、一个第一输出口232，及一个第二输出口233。可以理解的是，该该外筒单元20的冷却套22也可形成一个冷媒流道(图未示)，让从该头座单元60输入的冷媒可流经该冷媒流道，而对该前、后空气轴承 40、30与该线圈单元50的外周部进行冷却，此为现有技术，在此不再详细地说明。 

该后空气轴承30设置于该芯轴单元10的后端部113与该外筒单元20之间，并与该空气流道23连通。该后空气轴承30与该后端部113之间形成一个沿该轴向X延伸并与该轴孔115连通的第一气隙32，该后空气轴承30具有一个连通该第一气隙32与该第一输出口232的第一供气流道31。在本实施例中，从该第一供气流道31喷入该第一气隙32内的压缩空气，可在该后端部113与该后空气轴承30之间形成一层均匀气膜，而对该芯轴单元10提供径向的气浮支撑。此外，从该第一供气流道31朝该止推盘114喷出的压缩空气也可对该芯轴单元10提供轴向的气浮支撑。 

该前空气轴承40设置于该芯轴单元10的前端部112与该外筒单元20之间，并与该空气流道23连通。该前空气轴承40与该前端部112之间形成一个沿该轴向X延伸的第二气隙42，该前空气轴承40具有一个连通该第二气隙42与该第二输出口233的第二供气流道41。在本实施例中，从该第二供气流道41喷入该第二气隙42内的压缩空气，可在该前端部112与该前空气轴承40之间形成一层均匀气膜，而对该芯轴单元10提供径向的气浮支撑。 

该线圈单元50设置于该芯轴单元10的激磁段111与该外筒单元20之间，并沿该轴向X介于该前、后空气轴承40、30之间，该线圈单元50可驱使该芯轴单元10相对于该外筒单元20转动。 

该头座单元60设置于该外筒单元20，并具有一个与该外筒单元20套接的头座61、一支沿该轴向X能移动地设置于该头座61并延伸至该芯轴单元10的轴孔115内的推杆62，及一个设置于该头座61的进气接头63。在本实施例中，该芯轴单元10的弹力件14恒将该滑动件12朝该推杆62推抵。 

该头座61具有一个与该空气流道23的输入口231连通的进气流道611、一个排气孔612，及一个与该排气孔612连通的排气流道613。 

该推杆62具有一个沿该轴向X延伸的排气道621，该排气道621具有一个与该轴孔115连通并介于该前、后空气轴承40、30之间的进气端部622，及一个与该排气孔612连通的排气端部623。 

该进气接头63与该进气流道611连通。 

该止推空气轴承70位于该外筒单元20内，并沿该轴向X介于该芯轴单元10的后端部113与该头座61之间，该止推空气轴承70具有一个连通该头座61的进气流道611与该外筒单元20的空气流道23的输入口231的第一连通道71、一个与该 头座61的排气流道613连通的第二连通道72，及一个与该进气流道611连通的第三供气流道73，该第三供气流道73并与该芯轴单元10的轴孔115连通。 

藉此，如图2所示，从该进气接头63输入压缩空气100，可经该头座61的进气流道611、该止推空气轴承70的第一连通道71与该外筒单元20的空气流道23分别输入该前、后空气轴承40、30，而对该芯轴单元10提供径向的气浮支撑，并经该进气流道611输入至该止推空气轴承70，而对该芯轴单元10提供轴向的气浮支撑，更重要的是，在此过程中，从该后空气轴承30的第一供气流道31喷入该第一气隙32内的部分压缩空气110与从该进气流道611喷入该止推空气轴承70的第三供气流道73的部分压缩空气120，即可因高、低压差的关系流入该芯轴单元10的轴孔115内，如此，这两部分的压缩空气110、120经该推杆62的排气道621的进气端部622即可流入该排气道621，并从该排气端部623排入该头座61内，最后再从该头座61的排气孔612排放至外界，因此，这两部分的压缩空气110、120即可将该芯轴单元10的热能朝后排放至外界，而对该芯轴单元10产生冷却的效果。 

经由以上的说明，可再将本实用新型的优点归纳如下： 

一、本实用新型可利用该推杆62的排气道621连通该芯轴单元10的轴孔115与该头座61的排气孔612，如此，即可让流入该后空气轴承30与该止推空气轴承70的压缩空气，经由该轴孔115、该排气道621与该排气孔612朝后排放至外界，因此，本实用新型利用从该后空气轴承30与该止推空气轴承70流入该轴孔115的压缩空气，即可将该芯轴单元10的热能从内部直接带走，并排放至外界，相较于现有技术，本实用新型可有效冷却该芯轴单元10，而改善其稳定性与使用寿命的性能表现，且该线圈单元50及该激磁段111也可有较佳的均温性，有利改善机构热变形的问题。 

二、本实用新型可善用原本该后空气轴承30与该止推空气轴承70所需的压缩空气，并不需增加任何额外的冷源输入，符合节能减碳的环保观念。 

值得一提的是，本实用新型可取消该止推空气轴承70的设置，如此，单纯利用从该后空气轴承30流入该轴孔115的压缩空气，也可对该主轴单元10产生冷却效果。 

综上所述，本实用新型的被动式冷却芯轴单元的主轴装置，不但可从该芯轴单元内部进行有效的冷却，且不需使用额外的冷源输入，所以确实能达成本实用新型的目的。 

Claims (9)

1.一种被动式冷却芯轴单元的主轴装置，包括一个芯轴单元、一个外筒单元、一个后空气轴承、一个前空气轴承、一个线圈单元，及一个头座单元，其特征在于：

该芯轴单元，沿一个轴向设置，并具有一个激磁段，及一个沿该轴向延伸的轴孔；

该外筒单元，为中空状并沿该轴向围绕该芯轴单元，该外筒单元具有一个空气流道；

该后空气轴承，设置于该芯轴单元与该外筒单元之间，并与该空气流道连通，该后空气轴承与该芯轴单元之间形成一个沿该轴向延伸并与该轴孔连通的第一气隙；

该前空气轴承，设置于该芯轴单元与该外筒单元之间，并与该空气流道连通；

该线圈单元，设置于该激磁段与该外筒单元之间，并沿该轴向介于该前、后空气轴承之间；及

该头座单元，设置于该外筒单元，并具有一个与该外筒单元套接的头座，及一支沿该轴向能移动地设置于该头座并延伸至该芯轴单元的轴孔内的推杆，该头座具有一个与该空气流道连通的进气流道，及一个排气孔，该推杆具有一个沿该轴向延伸的排气道，该排气道具有一个与该轴孔连通的进气端部，及一个与该排气孔连通的排气端部。

2.如权利要求1所述的被动式冷却芯轴单元的主轴装置，其特征在于：

该芯轴单元还具有一个位于该激磁段之前的前端部，及一个位于该激磁段之后的后端部，该外筒单元的空气流道具有一个输入口，及一个第一输出口，该后空气轴承设置于该后端部与该外筒单元之间，该后空气轴承与该后端部之间形成该第一气隙，该后空气轴承具有一个连通该第一气隙与该第一输出口的第一供气流道。

3.如权利要求2所述的被动式冷却芯轴单元的主轴装置，其特征在于：

该外筒单元的空气流道还具有一个第二输出口，该前空气轴承设置于该前端部与该外筒单元之间，该前空气轴承与该前端部之间形成一个沿该轴向延伸的第二气隙，该前空气轴承具有一个连通该第二气隙与该第二输出口的第二供气流道。

4.如权利要求3所述的被动式冷却芯轴单元的主轴装置，其特征在于：

该外筒单元还具有一个外壳，及一个套设于该外壳内的冷却套，该空气流道形成于该冷却套。 

5.如权利要求2所述的被动式冷却芯轴单元的主轴装置，其特征在于：

该被动式冷却芯轴单元的主轴装置还包括一个止推空气轴承，该头座还具有一个与该排气孔连通的排气流道，该止推空气轴承位于该外筒单元内，并沿该轴向介于该芯轴单元的后端部与该头座之间，该止推空气轴承具有一个连通该头座的进气流道与该外筒单元的空气流道的输入口的第一连通道、一个与该头座的排气流道连通的第二连通道，及一个与该进气流道连通的第三供气流道，该第三供气流道并与该芯轴单元的轴孔连通。

6.如权利要求2所述的被动式冷却芯轴单元的主轴装置，其特征在于：

该芯轴单元还具有一个轴套件，该激磁段与该前、后端部形成于该轴套件，该轴孔沿该轴向设置于该轴套件。

7.如权利要求1所述的被动式冷却芯轴单元的主轴装置，其特征在于：

该头座单元还具有一个设置于该头座并与该进气流道连通的进气接头。

8.如权利要求1所述的被动式冷却芯轴单元的主轴装置，其特征在于：

该推杆的排气道的进气端部介于该前、后空气轴承之间。

9.如权利要求1至权利要求8任一项所述的被动式冷却芯轴单元的主轴装置，其特征在于：

该芯轴单元还具有一个滑动套设于该轴孔的滑动件、一个沿该轴向与该滑动件锁接的筒夹，及一个恒将该滑动件朝该推杆推抵的弹力件。 

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