專利名稱：一種高速電主軸的冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)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(shù)運用到高速電主軸系統(tǒng)冷卻的裝置。
背景技術(shù)：
高速電主軸主要包括主軸外殼、轉(zhuǎn)子軸、定子部件和轉(zhuǎn)子部件，常應用于高轉(zhuǎn)速、 高精度的加工制造中。由于電主軸將電機集成在其內(nèi)部，使其增加了一個較大的發(fā)熱源。電機的發(fā)熱主要有定子的銅耗發(fā)熱及轉(zhuǎn)子的鐵損發(fā)熱，其定子繞組的發(fā)熱占電機總發(fā)熱量的三分之二以上。另外，電機轉(zhuǎn)子在主軸殼體內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，攪動內(nèi)腔中的空氣也會發(fā)熱。如不及時進行冷卻，將會使機械系統(tǒng)發(fā)熱變形，從而影響其精度?，F(xiàn)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(jié)構(gòu)，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(nèi)的冷卻水對高速電主軸系統(tǒng)進行冷卻。具有一定壓力和流量的循環(huán)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(fā)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(zhuǎn)換特性。其結(jié)構(gòu)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(guī)定范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)，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(shù)雖然具有上述諸多優(yōu)點，但現(xiàn)有技術(shù)中并未發(fā)現(xiàn)將半導體制冷技術(shù)應用于高速電主軸系統(tǒng)的報道。

實用新型內(nèi)容本實用新型的任務在于解決現(xiàn)有技術(shù)中高速電主軸的冷卻裝置所存在的技術(shù)缺陷，提供一種高速電主軸的冷卻裝置。其技術(shù)解決方案是一種高速電主軸的冷卻裝置，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(huán)系統(tǒng)；上述螺旋式水道包括位于主軸外殼左側(cè)的左側(cè)螺旋式水道，與位于主軸外殼右側(cè)的右側(cè)螺旋式水道，左側(cè)螺旋式水道與右側(cè)螺旋式水道彼此獨立，左側(cè)螺旋式水道的水道進水口位于主軸外殼的左側(cè)端，水道出水口位于主軸外殼的中央段，右側(cè)螺旋式水道的水道進水口位于主軸外殼的右側(cè)端，水道出水口位于主軸外殼的中央段，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的供水管路同時連接兩個水道進水口 ；上述冷卻裝置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段接觸，熱端與水冷散熱管的儲熱部接觸；上述兩個水道出水口同時連接冷卻管入水口，冷卻管出水口連接冷卻水循環(huán)系統(tǒng)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(jīng)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(nèi)，半導體制冷片的冷端朝向主軸外殼一側(cè)，熱端朝向水套一側(cè)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(nèi)設置有管柵。本實用新型具有以下技術(shù)效果本實用新型將主軸外殼分為三段進行冷卻，其中主軸外殼左、右兩段采用水冷方式冷卻，中間段采取半導體制冷片進行冷卻，能夠?qū)崿F(xiàn)對中間部位的強化冷卻。由于半導體制冷片接通直流電流后就會產(chǎn)生能量的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移的速度快、效率高。此外，左、右兩側(cè)螺旋式水道同時通入冷卻水，由于溫差較大，冷卻的速度也較快。本實用新型是高速電主軸較為理想的冷卻裝置。
以下結(jié)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(jié)構(gòu)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(tài)。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(guān)系，為一種斷面狀態(tài)。
具體實施方式
結(jié)合
圖1、圖2及圖3，一種高速電主軸的冷卻裝置，包括套置在主軸外殼3上的密封水套(未示出)、開設在主軸外殼3的螺旋式水道與冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。上述螺旋式水道包括位于主軸外殼左側(cè)的左側(cè)螺旋式水道2，與位于主軸外殼右側(cè)的右側(cè)螺旋式水道，左側(cè)螺旋式水道2與右側(cè)螺旋式水道彼此獨立，即兩者之間不連通，左側(cè)螺旋式水道的水道進水口位于主軸外殼的左側(cè)端，水道出水口位于主軸外殼的中央段，右側(cè)螺旋式水道的水道進水口 4位于主軸外殼的右側(cè)端，水道出水口 5位于主軸外殼的中央段，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的供水管路同時連接兩個水道進水口，即同時連接左、右側(cè)螺旋式水道的水道進水口。上述冷卻裝置還包括半導體制冷片9及水冷散熱管7，水冷散熱管7包括冷卻管與儲熱部8，冷卻管內(nèi)設置有管柵6，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9的冷端與主軸外殼3的中央部位接觸，熱端與水冷散熱管的儲熱部8接觸。上述兩個水道出水口同時連接冷卻管入水口，即左、右側(cè)螺旋式水道的水道出水口同時連接冷卻管入水口， 冷卻管出水口連接冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的回水管路。上述半導體制冷片9有兩塊、三塊或四塊等，優(yōu)選為四塊，所有半導體制冷片在主軸外殼的中央部位周向均勻分布。上述水冷散熱管的儲熱部穿經(jīng)密封水套開設的安裝孔，半導體制冷片9安裝在主軸外殼的座孔1內(nèi)，半導體制冷片的冷端朝向主軸外殼一側(cè)，熱端朝向水套一側(cè)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。[0019]上述主軸外殼，亦即冷卻的基體，外殼的兩端加工出小角度的錐面，用于放置密封墊圈。主軸外殼的中間部位沿周向設有四塊半導體制冷片的座孔。上述密封水套與外殼密封配合，密封水套采用強度一定的有機材料，在對應的位置加工進、出水口和四個安裝孔。上述方式中，半導體制冷片可采用12V直流電源供電，內(nèi)部電子的運動以產(chǎn)生熱量的轉(zhuǎn)移，形成冷端和熱端。其冷端與錠子的外殼即主軸外殼接觸，熱端與水冷散熱管的儲熱部接觸。上述水冷散熱管用來冷卻半導體制冷片的熱端，冷卻管和其中的管柵接觸冷卻水，儲熱部從半導體制冷片的熱端吸收熱量，傳遞給冷卻水隨之帶走。由以上的陳述所知，主軸外殼所傳遞的內(nèi)部熱量，兩端的由冷卻水直接帶走；中間部位的經(jīng)過半導體制冷片傳遞到散熱管中并最終傳遞給冷卻水。半導體制冷片的介入，增大了冷卻溫差，可明顯提高冷卻效果。上述方式中未述及的技術(shù)內(nèi)容采取或借鑒已有技術(shù)即可實現(xiàn)。需要說明的是，在本說明書的教導下本領(lǐng)域技術(shù)人員還可作出多種容易聯(lián)想到的變化，諸如等同變化方式，或明顯變形方式，這些變化均應在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種高速電主軸的冷卻裝置，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(huán)系統(tǒng)；其特征在于所述螺旋式水道包括位于主軸外殼左側(cè)的左側(cè)螺旋式水道，與位于主軸外殼右側(cè)的右側(cè)螺旋式水道，左側(cè)螺旋式水道與右側(cè)螺旋式水道彼此獨立，左側(cè)螺旋式水道的水道進水口位于主軸外殼的左側(cè)端，水道出水口位于主軸外殼的中央段，右側(cè)螺旋式水道的水道進水口位于主軸外殼的右側(cè)端，水道出水口位于主軸外殼的中央段，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的供水管路同時連接兩個水道進水口 ；所述冷卻裝置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段接觸，熱端與水冷散熱管的儲熱部接觸；上述兩個水道出水口同時連接冷卻管入水口，冷卻管出水口連接冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的回水管路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速電主軸的冷卻裝置，其特征在于所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。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速電主軸的冷卻裝置，其特征在于所述水冷散熱管的儲熱部穿經(jīng)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(nèi)，半導體制冷片的冷端朝向主軸外殼一側(cè)，熱端朝向水套一側(cè)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。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速電主軸的冷卻裝置，其特征在于所述冷卻管內(nèi)設置有管柵。
專利摘要本實用新型公開了一種高速電主軸的冷卻裝置，包括密封水套、螺旋式水道與冷卻水循環(huán)系統(tǒng)；特征是螺旋式水道包括左側(cè)螺旋式水道與右側(cè)螺旋式水道，左、右兩側(cè)螺旋式水道彼此獨立，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的供水管路同時連接兩個螺旋式水道的進水口；上述冷卻裝置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段接觸，熱端與水冷散熱管的儲熱部接觸；上述兩個水道出水口同時連接冷卻管入水口，冷卻管出水口連接冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的回水管路。本實用新型是高速電主軸較為理想的冷卻裝置。
文檔編號B23Q11/12GK202106241SQ20112016001
公開日2012年1月11日 申請日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者丁淑輝, 劉子杰, 劉梅, 張學剛, 武偉, 王文龍, 胡修坤, 鐘佩思 申請人:山東科技大學