[實用新型]一種高速電主軸的綜合冷卻裝置

無效

• 申請號: 201120160015.6
• 申請日: 2011-05-19
• 公開（公告）號: CN202106240U
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 鐘佩思;劉子杰;劉梅;王文龍;丁淑輝;武偉;胡修坤;張學剛
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: B23Q11/12
• 分類號: B23Q11/12
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 王連君

技術領域

本實用新型涉及用于高速電主軸的一種冷卻裝置，尤其是一種將半導體制冷技術運用到高速電主軸系統冷卻的裝置。

背景技術

高速電主軸主要包括主軸外殼、轉子軸、定子部件和轉子部件，常應用于高轉速、高精度的加工制造中。由于電主軸將電機集成在其內部，使其增加了一個較大的發熱源。電機的發熱主要有定子的銅耗發熱及轉子的鐵損發熱，其定子繞組的發熱占電機總發熱量的三分之二以上。另外，電機轉子在主軸殼體內高速旋轉，攪動內腔中的空氣也會發熱。如不及時進行冷卻，將會使機械系統發熱變形，從而影響其精度。

現階段高速電主軸多采用水冷方式進行冷卻。水冷方式主要采用水套結構，水套與主軸外殼之間設置有水道，水道有螺旋水道和直水道兩種，利用流動在水道內的冷卻水對高速電主軸系統進行冷卻。具有一定壓力和流量的循環冷卻水在外殼的一端流入，另一端流出。有資料顯示，電主軸的中間部位發熱量最大。在冷卻水流動的過程中，水溫逐漸升高，進而與主軸外殼的溫差將會越來越小，因此冷卻效果也會越來越差，同時也造成了兩端的溫度分布不均。另外，水的比熱容較大，其冷卻速度也較慢，冷卻效果不好。

半導體制冷又稱熱電制冷或溫差制冷，具有非常好的熱電轉換特性。其結構簡單，尺寸小，制冷片由熱電堆和導線組成，無任何機械運動部件，噪音低，無磨損，壽命長；具有較高的可靠性和良好的可維修性。制冷溫度和速度可以通過改變工作電流和電壓大小在規定范圍內進行調節，制冷量可以在毫瓦和千瓦級之間變化，制冷溫差可達20度到150度。

半導體技術雖然具有上述諸多優點，但現有技術中并未發現將半導體制冷技術應用于高速電主軸系統的報道。

實用新型內容

本實用新型的任務在于解決現有技術中高速電主軸的冷卻裝置所存在的技術缺陷，提供一種高速電主軸的綜合冷卻裝置。

其技術解決方案是：

一種高速電主軸的綜合冷卻裝置，包括套置在主軸外殼上的密封水套、開設在主軸外殼的螺旋式水道與冷卻水循環系統；螺旋式水道在主軸外殼的一端設置有水道進水口，在主軸外殼的另一端設置有水道出水口，冷卻水循環系統的供水管路連接水道進水口；還包括半導體制冷片及水冷散熱管，水冷散熱管包括冷卻管與儲熱部，冷卻管的一端為冷卻管入水口，另一端為冷卻管出水口，半導體制冷片的冷端與主軸外殼的中央部位接觸，熱端與水冷散熱管的儲熱部接觸；上述水道出水口連接冷卻管入水口，冷卻管出水口連接冷卻水循環系統的回水管路。

上述半導體制冷片有兩塊或兩塊以上，在主軸外殼的中央部位的周向上均勻分布。

上述水冷散熱管的儲熱部穿經密封水套開設的安裝孔，半導體制冷片安裝在主軸外殼的座孔內，半導體制冷片的冷端朝向主軸外殼一側，熱端朝向水套一側并與儲熱部的端面接觸，密封水套與儲熱部之間進行密封連接固定。

上述冷卻管內設置有管柵。

本實用新型具有以下技術效果：

本實用新型對電主軸的中間部位采取半導體制冷片等進行強化冷卻。由于半導體制冷片接通直流電流后就會產生能量的轉移，形成溫差較大的冷端和熱端，因此其工作時相當于一個熱泵，直接從主軸外殼中吸收熱量運送到水冷散熱管，熱量轉移的速度快、效率高。同時，螺旋式水道中的冷卻水，由于減少了中間部位較大的熱源，整個行程中溫升的速度降低，冷卻的效果隨之提高。本實用新型是高速電主軸較為理想的綜合冷卻裝置。

附圖說明

下面結合附圖與具體實施方式對本實用新型作進一步說明：

圖1為本實用新型一種實施方式的結構原理示意圖，主要示出了主軸外殼部分。

圖2示出了本實用新型中的水冷散熱管，為一種剖示狀態。

圖3示出了上述方式中的水冷散熱管、半導體制冷片及主軸外殼之間的裝配位置關系，為一種斷面狀態。

具體實施方式