專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電主軸內(nèi)螺旋槽冷卻通道結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)械工程領(lǐng)域，具體是一種電主軸內(nèi)螺旋槽冷卻通道結(jié)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)采 用冷卻介質(zhì)通過(guò)帶有螺旋結(jié)構(gòu)的空心外套及定子薄壁密封導(dǎo)熱套構(gòu)成的通道，實(shí)現(xiàn)高效散
執(zhí)o
背景技術(shù)：
電主軸技術(shù)將電機(jī)集成在主軸單元中，實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)。電主軸在工作時(shí)，由于定子的 電渦流、內(nèi)部的高速氣流、以及軸承會(huì)產(chǎn)生大量熱量和高速旋轉(zhuǎn)的軸承會(huì)產(chǎn)生大量的熱量， 如果不能及時(shí)散熱，不但會(huì)產(chǎn)生急劇的溫升和熱變形，影響電主軸所能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速、 工作精度和可靠性，還會(huì)導(dǎo)致軸承的損壞，因此需要在加工過(guò)程中對(duì)電主軸進(jìn)行J令卻。現(xiàn) 有的冷卻形式大都采用水泵將冷卻水泵入主軸外殼的循環(huán)水路中，從而將熱量帶走，維持 加工過(guò)程的主軸溫度穩(wěn)定?，F(xiàn)有技術(shù)通常是直接在固定定子的定子外殼的外壁上加工出螺 旋水槽，同時(shí)定子外殼與其它零件的連接，在定子外殼相應(yīng)位置加工螺紋孔。該技術(shù)存在
以下缺點(diǎn)(1)定子外殼比較厚，且定子外殼鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)較低，不能充分的將電主軸 內(nèi)部的熱量傳導(dǎo)出來(lái)；(2)電主軸定子與定子外殼的配合存在間隙，由于空氣的導(dǎo)熱系數(shù) 低，阻礙了電主軸內(nèi)部熱量向外傳導(dǎo)。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種電主軸內(nèi)螺旋槽冷卻通道 結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電主軸運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中熱量的快速散發(fā)。本實(shí)用新型通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
所述電主軸包括一個(gè)轉(zhuǎn)子ll、 一個(gè)定子IO、 一個(gè)定子薄壁密封導(dǎo)熱套9、 一個(gè)空心外
套8，其中轉(zhuǎn)子11位于電主軸中心，定子10環(huán)繞轉(zhuǎn)子11并與轉(zhuǎn)子11有一定間隙，定子薄 壁密封導(dǎo)熱套9包容于定子10外表面，空心外套8用來(lái)固定軸承及定子密封導(dǎo)熱套9。所 述空心外套8的內(nèi)圓表面上加工出單螺旋或雙螺旋結(jié)構(gòu)的內(nèi)螺紋，定子薄壁密封導(dǎo)熱套9 的內(nèi)圓表面與定子外圓表面之間填充有傳熱介質(zhì)，所述空心外套8的內(nèi)螺紋與定子密封導(dǎo) 熱套組合成螺旋槽，螺旋槽具有入口和出口，冷卻水、氣體、或其他介質(zhì)可經(jīng)入口流過(guò)該 螺旋槽，從出口帶走電主軸高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)軸承及定子線(xiàn)圈產(chǎn)生的熱量。
上述的電主軸內(nèi)螺旋槽冷卻通道結(jié)構(gòu)中，所述電主軸的定子薄壁密封導(dǎo)熱套9為采用 銅、銅合金、鋁或鋁合金、金剛石類(lèi)材料，鎂、氧化鎂或鎂合金材料，氮化鋁，熱塑性導(dǎo) 熱樹(shù)脂和熱固性導(dǎo)熱樹(shù)脂，金屬填充型、金屬氧化物填充型、金屬氮化物填充型、無(wú)機(jī)非金屬填充型、纖維填充型導(dǎo)熱塑料材料制成的薄壁圓管材，通過(guò)焊接或粘接的方法與所述 定子10固定為一體。
上述的電主軸內(nèi)螺旋槽冷卻通道結(jié)構(gòu)中，所述所述定子薄壁密封導(dǎo)熱套9的外圓表面 與所述空心外套8內(nèi)圓表面采用過(guò)盈配合固定為一體。
上述的電主軸內(nèi)螺旋槽冷卻通道結(jié)構(gòu)中，所述螺旋槽橫截面為半圓形、圓弧形、矩形、 三角形或梯形。
上述的電主軸內(nèi)螺旋槽冷卻通道結(jié)構(gòu)中，所述定子薄壁密封導(dǎo)熱套9的外圓表面加工 成螺紋狀粗糙外表面，該粗糙外表面螺紋特點(diǎn)與內(nèi)螺紋在結(jié)構(gòu)、方向、螺距、螺紋寬度上 一致，以增加傳熱表面積。
上述的電主軸內(nèi)螺旋槽冷卻通道結(jié)構(gòu)中，所述定子薄壁密封導(dǎo)熱套9的外圓表面與冷 卻介質(zhì)接觸部分為粗糙外表面。
上述的電主軸內(nèi)螺旋槽冷卻通道結(jié)構(gòu)中，所述冷卻介質(zhì)的入口與出口均設(shè)定在電主軸 的后端或前端，所述內(nèi)螺紋為雙螺旋結(jié)構(gòu)。
上述的電主軸內(nèi)螺旋槽冷卻通道結(jié)構(gòu)中，所述冷卻介質(zhì)的入口與出口分別設(shè)定在電主 軸的兩端，所述內(nèi)螺紋為單螺旋結(jié)構(gòu)。
上述的電主軸內(nèi)螺旋槽冷卻通道結(jié)構(gòu)中，所述定子薄壁密封導(dǎo)熱套9的兩端與空心外 套之間采用密封圈20密封。
本實(shí)用新型的新型電主軸內(nèi)螺旋槽冷卻通道結(jié)構(gòu)由定子薄壁密封導(dǎo)熱套，空心外套， 進(jìn)水口，出水口組成。定子薄壁密封導(dǎo)熱套為一薄壁圓筒，與固定好的定子外壁采用焊接 或粘接的方法緊密固定；定子薄壁密封導(dǎo)熱套伸出定子外殼的兩端一定長(zhǎng)度，用來(lái)定位定 子鐵心與螺旋槽的位置。定子線(xiàn)圈產(chǎn)生的熱量經(jīng)過(guò)定子薄壁密封導(dǎo)熱套被冷卻介質(zhì)迅速帶 走，定子薄壁密封導(dǎo)熱套選用導(dǎo)熱效率高的材料。
本實(shí)用新型中的空心外套內(nèi)表面加工出螺旋槽，根據(jù)冷卻介質(zhì)的進(jìn)出口位置，可以選 用單螺旋槽形式(入口與出口位于螺旋槽不同端)或雙螺旋槽形式(入口與出口均位于同 端)?？招耐馓椎那昂笪恢每梢约庸こ鱿鄳?yīng)的螺紋孔，定位與主軸相連接的前后端蓋等零部 件。
定子薄壁密封導(dǎo)熱套與空心外套采用過(guò)盈配合的連接形式。空心外套上的螺旋槽與定 子薄壁密封導(dǎo)熱套形成了冷卻介質(zhì)循環(huán)回路，兩端采用密封圈密封，有效避免冷卻介質(zhì)的 泄露。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)1. 定子薄壁密封導(dǎo)熱套厚度薄，散熱快捷。
2. 定子薄壁密封導(dǎo)熱套與定子之間填充高傳熱率的介質(zhì)，消除配合間隙，提高導(dǎo)熱 性能。
3. 定子薄壁密封表面經(jīng)某種工藝加工后獲得具有某種紋路的粗糙表面，增大了與冷 卻介質(zhì)接觸面積，利于快速傳導(dǎo)熱量。
4. 整體結(jié)構(gòu)合理緊湊，減小配合間隙，提高散熱效率。

圖l是本實(shí)用新型的電主軸內(nèi)螺旋水槽冷卻通道結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，l一轉(zhuǎn)子軸； 2 —前端軸承內(nèi)圈鎖緊螺母；3 —前端軸承外圈擋肩；4一波紋墊片；5 —前端軸承； 6—前端蓋；7 —前軸承外套圈；8 —空心外套；9一定子薄壁密封導(dǎo)熱套；IO —定子； ll一轉(zhuǎn)子；12 —后端軸承外圈鎖緊套；13 —定壓彈簧；14一后端軸承調(diào)整鎖緊環(huán)； 15 —彈簧擋圈；16 —后端軸承；17 —后端軸承內(nèi)圈鎖緊螺母；18 —后擋板；19一
后端蓋；20_密封圈；21 —高傳熱率的介質(zhì)。 圖2為電主軸轉(zhuǎn)子軸示意圖，圖中，l一轉(zhuǎn)子軸；ll一轉(zhuǎn)子。 圖3為電主軸熱傳送示意圖，其中箭頭表示熱傳送路線(xiàn)。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說(shuō)明。
本實(shí)用新型的電主軸冷卻介質(zhì)回路由定子薄壁密封導(dǎo)熱套9，空心外套8，冷卻介質(zhì)入 口，冷卻介質(zhì)出口組成。定子薄壁密封導(dǎo)熱套9為一薄壁圓筒，與定子10外壁采用焊接或 粘接的方法緊密固定。
首先用薄的普通圓筒和卡榫制成的定子外殼采用焊接或粘接的方法將兩者固定為一 體。定子薄壁密封導(dǎo)熱套9與空心外套8采用過(guò)盈配合連接，控制好配合的公差要求。
冷卻介質(zhì)回路的螺旋槽根據(jù)冷卻介質(zhì)的進(jìn)出口位置可選用單螺旋或雙螺旋，由于在內(nèi) 孔上，因此需要鏜孔加工，來(lái)保證加工的圓度。并加工出連接前端蓋6、后擋板18及后端 蓋19的定位安裝螺紋孔。
安裝時(shí)，將空心外套8整體加熱，加熱到一定溫度，空心外套8受熱膨脹，此時(shí)迅速 裝入已經(jīng)固定為一體的定子10及定子薄壁密封導(dǎo)熱套9，其定子薄壁密封導(dǎo)熱套9的一端 抵住空心外套8的端面，實(shí)現(xiàn)定子軸向準(zhǔn)確定位?？招耐馓?冷卻后，均勻收縮，即可將 定子10及其定子薄壁密封導(dǎo)熱套9可靠固定；與此同時(shí)，空心外套8上的冷卻介質(zhì)螺旋槽 已被定子薄壁密封導(dǎo)熱套9隔離開(kāi)，形成了冷卻介質(zhì)循環(huán)回路，兩端采用密封圈20密封，避免冷卻介質(zhì)的泄露。
先將前端蓋6裝于空心外套8上，將前端軸承5、后端軸承16裝于轉(zhuǎn)子軸1上，利用 轉(zhuǎn)子軸1軸肩定位。前軸承外套7圈裝于前端蓋6上，實(shí)現(xiàn)對(duì)前端軸承16外圈鎖緊，前端 軸承外圈擋肩3與波紋墊片4實(shí)現(xiàn)對(duì)前端軸承5外圈預(yù)緊，前端內(nèi)圈鎖緊螺母2裝于轉(zhuǎn)子 軸1上，實(shí)現(xiàn)前端軸承5內(nèi)圈鎖緊。后端軸承外圈鎖緊套12、定壓彈簧13、彈簧擋圈15 形成后端軸承預(yù)緊結(jié)構(gòu)，對(duì)后端軸承16外圈施加可調(diào)定壓預(yù)緊力。并用后端軸承內(nèi)圈鎖緊 螺母17對(duì)后端軸承16內(nèi)圈鎖緊。
再將后擋板18及后端蓋19與空心外套8連接固定，以空心外套為定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了 基準(zhǔn)統(tǒng)一。
使用時(shí)，從冷卻回路入口輸入冷卻介質(zhì)，通過(guò)空心外套8的螺旋槽與電機(jī)定子10產(chǎn)生 熱交換，再?gòu)睦鋮s回路出口導(dǎo)出，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)冷卻。
權(quán)利要求1、一種電主軸內(nèi)螺旋槽冷卻通道結(jié)構(gòu)，所述電主軸包括一個(gè)轉(zhuǎn)子(11)、一個(gè)定子(10)、一個(gè)定子薄壁密封導(dǎo)熱套(9)、一個(gè)空心外套(8)，其中轉(zhuǎn)子(11)位于電主軸中心，定子(10)環(huán)繞轉(zhuǎn)子(11)并與轉(zhuǎn)子(11)有一定間隙，定子薄壁密封導(dǎo)熱套(9)包容于定子(10)外表面，其特征在于所述空心外套(8)的內(nèi)圓表面上加工出單螺旋或雙螺旋結(jié)構(gòu)的內(nèi)螺紋，所述空心外套(8)的內(nèi)螺紋與定子薄壁密封導(dǎo)熱套(9)組合成螺旋槽，螺旋槽具有冷卻介質(zhì)入口和出口，定子薄壁密封導(dǎo)熱套(9)的內(nèi)圓表面與定子(10)外圓表面之間填充有傳熱介質(zhì)(21)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電主軸內(nèi)螺旋槽冷卻通道結(jié)構(gòu)，其特征在于所述電主軸的定 子薄壁密封導(dǎo)熱套(9)為采用銅、銅合金、鋁或鋁合金、金剛石類(lèi)材料、鎂、氧化鎂或鎂 合金材料、氮化鋁、熱塑性導(dǎo)熱樹(shù)脂或熱固性導(dǎo)熱樹(shù)脂制成的薄壁圓管，并通過(guò)焊接或粘 接的方法與所述定子(10)固定為一體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電主軸內(nèi)螺旋槽冷卻通道結(jié)構(gòu)，其特征在于所述定子薄壁 密封導(dǎo)熱套(9)的外圓表面與所述空心外套(8)內(nèi)圓表面采用過(guò)盈配合固定為一體。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電主軸內(nèi)螺旋槽冷卻通道結(jié)構(gòu)，其特征在于所述螺旋槽的橫 截面為半圓形、圓弧形、矩形、三角形或梯形。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電主軸內(nèi)螺旋槽冷卻通道結(jié)構(gòu)，其特征在于所述定子薄壁密 封導(dǎo)熱套(9)的外圓表面加工成螺紋狀粗糙外表面，該粗糙外表面螺紋特點(diǎn)與所述的內(nèi)螺 紋結(jié)構(gòu)、方向、螺距、螺紋寬度一致。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電主軸內(nèi)螺旋槽冷卻通道結(jié)構(gòu)，其特征在于定子薄壁密封導(dǎo) 熱套(9)的外圓表面與冷卻介質(zhì)接觸部分為粗糙外表面。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電主軸內(nèi)螺旋槽冷卻通道結(jié)構(gòu)，其特征在于所述冷卻介質(zhì)的 入口與出口均設(shè)定在電主軸的后端或前端，所述內(nèi)螺紋為雙螺旋結(jié)構(gòu)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電主軸內(nèi)螺旋槽冷卻通道結(jié)構(gòu)，其特征在于所述冷卻介質(zhì)的 入口與出口分別設(shè)定在電主軸的兩端，所述內(nèi)螺紋為單螺旋結(jié)構(gòu)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1 8任一項(xiàng)所述的電主軸內(nèi)螺旋槽冷卻通道結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 定子薄壁密封導(dǎo)熱套(9)的兩端與空心外套(8)之間采用密封圈密封。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種電主軸內(nèi)螺旋槽冷卻通道結(jié)構(gòu)，所述電主軸包括一個(gè)轉(zhuǎn)子(11)、一個(gè)定子(10)、一個(gè)定子薄壁密封導(dǎo)熱套(9)、一個(gè)空心外套(8)，其中轉(zhuǎn)子(11)位于電主軸中心，定子(10)環(huán)繞轉(zhuǎn)子(11)并與轉(zhuǎn)子(11)有一定間隙，定子薄壁密封導(dǎo)熱套(9)包容于定子(10)外表面，其特征在于所述空心外套(8)的內(nèi)圓表面上加工出單螺旋或雙螺旋結(jié)構(gòu)的內(nèi)螺紋，所述空心外套(8)的內(nèi)螺紋與定子薄壁密封導(dǎo)熱套(9)組合成螺旋槽，螺旋槽具有冷卻介質(zhì)入口和出口，定子薄壁密封導(dǎo)熱套(9)的內(nèi)圓表面與定子(10)外圓表面之間填充有傳熱介質(zhì)(21)，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊合理、冷卻效率高。
文檔編號(hào)H02K5/02GK201323493SQ20082020407
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2008年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月27日
發(fā)明者劉銓權(quán), 孔增華, 送 張, 朱火美, 李偉光, 剛 陳 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)