[發明專利]用于航空構件加工的大功率電主軸轉子內熱管冷卻裝置

有效

• 申請號: 202110290062.0
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN112803643B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 范建校;徐科;王海忠
• 申請（專利權）人: 西安興航航空科技股份有限公司
• 主分類號: H02K1/32
• 分類號: H02K1/32;H02K9/197
• 代理公司: 西安鼎邁知識產權代理事務所(普通合伙) 61263
• 代理人: 李振瑞

本發明提供了用于航空構件加工的大功率電主軸轉子內熱管冷卻裝置，包括位于電主軸內的拉刀桿、內流體通道軸、環形內熱管體、拉桿壓塊熱管冷卻組合體及內冷回轉接頭；軸芯和環形內熱管體之間形成密封腔體，沿環形內熱管體外壁和軸芯內壁周向均設置有多個毛細槽，密封腔體抽成真空，在密封腔體內注入低溫熱管介質，軸芯與環形內熱管體便構成環形熱管；內流體通道軸的兩端分別置于內冷回轉接頭的內腔和拉刀桿的內腔中；內冷回轉接頭、內流體通道軸、拉刀桿及拉桿壓塊熱管冷卻組合體上均設置冷卻通道，拉桿壓塊熱管冷卻組合體內壁設置有冷卻槽；拉桿壓塊熱管冷卻組合體與環形內熱管體結合面間加入導熱膠。本發明能夠實現在軸芯內部穩定冷卻。

技術領域

本發明屬于航空部件加工技術領域，尤其涉及用于航空構件加工的大功率電主軸轉子內熱管冷卻裝置。

背景技術

現有航空結構件機械加工余量特別大，余量甚至達到材料的80%以上；主軸功率大、轉速高，加工過程發熱大，切削效率高。尤其是針對稀土永磁同步電主軸的軸芯與電機轉子一體，轉子溫升高會造成主軸熱伸長，影響加工精度。現有對電主軸冷卻方法主要為給電機定子及軸承冷卻，而對轉子的冷卻為業界難題。

即便是已經存在的少部分對電機轉子的冷卻方式，也大都采用在軸芯外部形成冷卻通道，并通入冷卻水進行冷卻的方式，如此的冷卻方式雖然能夠解決少部分的電機轉子冷卻問題，但是該種冷卻方式的轉子必須配備轉子套，并不能適用無轉子套的主軸轉子冷卻，更重要的是該種軸芯外部對轉子冷卻的方式非常容易出現對電氣部分絕緣的影響，同時液體冷卻介質不穩定流動而軸芯外部冷卻槽直徑較大對高速動平衡性能會造成影響。

發明內容

為克服相關技術中存在的問題，本發明通過對冷卻結構設計，利用熱管技術對立式安裝稀土永磁同步電主軸的轉子長度部分轉子內孔直接冷卻，以達到配合冷卻設備把轉子及主軸軸芯溫升控制在需要范圍，進而達到控制主軸軸芯熱伸長、穩定軸向尺寸精度目標。

具體的，本發明提供一種用于航空構件加工的大功率電主軸轉子內熱管冷卻裝置，包括位于電主軸內的拉刀桿、內流體通道軸、環形內熱管體、拉桿壓塊熱管冷卻組合體及固定連接在所述電主軸的后缸蓋上的內冷回轉接頭。

所述環形內熱管體套接在所述拉刀桿外側，并嵌設在所述軸芯內腔中；所述軸芯和所述環形內熱管體之間形成密封腔體，沿所述環形內熱管體外壁和所述軸芯內壁周向均設置有多個毛細槽，所述毛細槽分布在所述密封腔體內，所述密封腔體內抽真空，并注入低溫熱管介質形成環形熱管。

所述拉桿壓塊熱管冷卻組合體套設在所述拉刀桿端部外側，且所述拉桿壓塊熱管冷卻組合體和所述環形內熱管體接觸端加入導熱膠形成密切配合，所述拉桿壓塊熱管冷卻組合體、所述環形內熱管體、所述拉刀桿及所述軸芯一同通過軸承組件轉動連接在所述電主軸的殼體內部。

所述內流體通道軸的兩端分別置于所述內冷回轉接頭的內腔和所述拉刀桿的內腔中，且所述內流體通道軸與所述內冷回轉接頭內腔固定連接，所述內流體通道軸與所述拉刀桿內腔之間可相對轉動。

所述內冷回轉接頭側壁分別開設有進液孔和排液孔；所述內冷回轉接頭、所述內流體通道軸、所述拉刀桿及拉桿壓塊熱管冷卻組合體上均設置冷卻通道，所述拉桿壓塊熱管冷卻組合體內壁設置有冷卻槽，由所述進液孔進入的冷卻液經由所述冷卻通道后最終通入所述冷卻槽內，再由所述冷卻通道進入所述排液孔被排出。

作為本發明的進一步說明，所述拉桿壓塊熱管冷卻組合體包括拉桿壓塊熱管冷體和熱管冷體襯套，所述熱管冷體襯套設置在所述拉桿壓塊熱管冷體內部，所述拉桿壓塊熱管冷體和所述環形內熱管體的接觸端通過加入導熱膠形成密切配合，所述冷卻槽設置在所述拉桿壓塊熱管冷體內壁。

作為本發明的進一步說明，所述冷卻通道包括：

沿所述內流體通道軸軸向分布的通道軸進液內孔和通道軸出液內孔；

沿所述內流體通道軸徑向分布的第一側向孔、第二側向孔、第三側向孔和第四側向孔；