[實用新型]新型冷卻通道結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420779482.0
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN204381971U
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 湯秀清;馮尚雄
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州市昊志機電股份有限公司
• 主分類號: B23Q11/12
• 分類號: B23Q11/12
• 代理公司: 廣州市越秀區(qū)哲力專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44288
• 代理人: 湯喜友

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種機械主軸的定子冷卻結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

機床的高速化已成為一個不可阻擋的發(fā)展潮流，高速電主軸單元是實現(xiàn)高速切削的關(guān)鍵部件，高速電主軸單元為內(nèi)裝式電動機，取消了諸如齒輪、皮帶等中間傳動環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了機床的“零傳動”。但內(nèi)裝式電動機的功率損耗發(fā)熱和軸承的摩擦發(fā)熱不可忽視，在高速加工中，電主軸的熱變形造成的加工誤差達到工件總加工誤差的60％～80％。對于高速電主軸的及時有效冷卻以減小溫升和熱變形，對于高速機床來說尤為重要，電主軸過熱往往會損壞零部件和工件的加工誤差，影響電主軸使用壽命。目前，電主軸一般采用循環(huán)水冷卻，水冷卻有兩種方式：一種是在電主軸的前軸承和電機定子周圍加工一個環(huán)形水套，冷卻水通過外套單個的進水道將冷卻水送到前軸承和定子的環(huán)形水套冷卻前軸承與定子，然后通過外套單個的出水通道將冷卻水排出，然而這種傳統(tǒng)的冷卻方式主要是進出水通道受電主軸殼體壁厚的限制，進出水通道截面積過小，與較大的前軸承和定子環(huán)形水套通道的截面積不匹配，導(dǎo)致冷卻水流量偏小，冷卻效果不理想；另一種是在電主軸殼體上設(shè)置多個進水道和出水道，讓電主軸殼體直接冷卻，然而這種方式的不足之處是由電主軸殼體壁厚的限制，加工多條水道也存在困難；后端蓋有多根水管與外水管連通，考慮的因素較多且不美觀。

實用新型內(nèi)容

本實用新型在于克服上述不足，提供一種新型冷卻通道結(jié)構(gòu)，充分解決電主軸過熱帶來的各種不利于機械加工的問題，同時也解決了冷卻區(qū)域不均勻、通道布置不合理的技術(shù)問題。

本實用新型的技術(shù)方案是如此實現(xiàn)的：

新型冷卻通道結(jié)構(gòu)，包括機體、外套，定子銅套，所述外套是指安裝在機體下部的一個金屬環(huán)狀零件，所述外套套接在機體下部，外套的內(nèi)側(cè)與機體下部外側(cè)密閉結(jié)合，所述定子銅套內(nèi)嵌于機體內(nèi)部，定子銅套外側(cè)與機體內(nèi)側(cè)密閉結(jié)合，該機體上具有輸入流道，輸入流道的一端是冷媒入口，該機體具有輸出流道，輸出流道的一端是冷媒出口，所述外套與機體之間具有第一螺旋通道，所述定子銅套與機體之間具有第二螺旋通道，所述輸入流道的另一端與第一螺旋通道一端相連，所述第一螺旋通道另一端連接第二螺旋通道的一端，第二螺旋通道的另一端連接輸出流道的另一端。

優(yōu)選地，所述第一螺旋通道是由機體下部外側(cè)具有的第一螺旋槽與外套內(nèi)側(cè)結(jié)合形成；所述第二螺旋通道是由定子銅套的外側(cè)面具有的第二螺旋槽與機體內(nèi)側(cè)結(jié)合形成。

如此設(shè)計的益處在于方便產(chǎn)品的加工，對機體下部外側(cè)開槽，然后外套內(nèi)側(cè)結(jié)合封閉；和對定子銅套的開槽，然后內(nèi)嵌于機體內(nèi)側(cè)，該設(shè)計顯然具有加工方便和成本低的有益效果。

優(yōu)選地，該機體上部還可以設(shè)置上軸承座，在第一螺旋通道和第二螺旋通道之間通過內(nèi)流道串聯(lián)一外圍冷卻通道，所述外圍冷卻通道設(shè)置在上軸承座內(nèi)。

如此設(shè)計的益處是讓機體的各部分都可以充分散熱，特別是定子銅套、上軸承套位置、外套位置的散熱，冷卻工作介質(zhì)從冷媒入口進入機體后，先通到第一螺旋通道作為先冷卻的部分，再經(jīng)過外圍冷卻通道，對軸承進行冷卻，體現(xiàn)了優(yōu)先將主軸上容易產(chǎn)生更多熱量的位置受冷，布局科學(xué)合理，繼續(xù)輸入冷媒至第二螺旋通道的目的在于使得定子銅套接受冷卻，繼而排出機體，體現(xiàn)了對不同冷卻部位的兼顧。所述輸入流道、輸出流道、第一內(nèi)流道、第二內(nèi)流道、第一螺旋通道、第二螺旋通道均為雙管并行通道。如此設(shè)計的益處在于增強冷卻電主軸的效果，雙管并行通道結(jié)構(gòu)緊湊，方便加工。

優(yōu)選地，所述螺旋冷卻通道的中心軸線與機體的中心線重合。該形狀特征是申請人經(jīng)過多次試驗后得出的最佳效果。

所述第一螺旋通道的螺距為9～12mm，最好為11mm，該數(shù)據(jù)是申請經(jīng)過多次試驗得到的最佳結(jié)果。

所述第二螺旋通道的螺距為19～22mm，最好為21mm，該數(shù)據(jù)是申請經(jīng)過多次試驗得到的最佳結(jié)果。

所述輸入流道、輸出流道、第一內(nèi)流道、第二內(nèi)流道截面為圓形，該圓形的直徑為4～5mm，最好為4.8mm，該數(shù)據(jù)是申請經(jīng)過多次試驗得到的最佳結(jié)果。

所述冷媒或冷卻工作介質(zhì)可以是水、油液、空氣等。

本實用新型除了可以充分讓機體內(nèi)的定子銅套、上軸承座、外套位置充分散熱外，冷卻通道布局合理，起到了優(yōu)先冷卻容易產(chǎn)生熱量位置和兼顧其他需要冷卻的位置的技術(shù)效果。

本實用新型還適于薄壁機體外套、定子銅套及并行通道的采用，使得冷卻液通道的橫截面積設(shè)計幾乎不受機體壁厚的限制，故而同時解決了大流量與大尺寸電主軸冷卻的需求問題。