專利名稱：帶鼠籠式電機(jī)定子冷卻結(jié)構(gòu)的電主軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械制造領(lǐng)域中高速機(jī)床的主軸功能部件，尤其涉及帶鼠籠式電機(jī)定 子冷卻結(jié)構(gòu)的電主軸。
背景技術(shù)：
以高切削速度、高進(jìn)給速度、高加工精度為主要特征的高速精密加工是當(dāng)代四大 先進(jìn)制造技術(shù)之一，是繼數(shù)控技術(shù)之后使制造技術(shù)產(chǎn)生第二次革命性飛躍的一項高新技 術(shù)。高速精密加工機(jī)床不僅具有極高的生產(chǎn)效率，而且可顯著地提高零件的加工精度和表 面質(zhì)量。高速精密機(jī)床的電主軸作為核心功能部件，其性能的高低直接影響到高速精密加 工機(jī)床的整體發(fā)展水平。電主軸是一種直接依賴于軸承技術(shù)、精密制造與裝配等技術(shù)的高 度機(jī)電一體化的高科技產(chǎn)品。其特點在于，將電機(jī)的功能與機(jī)床主軸功能從結(jié)構(gòu)上融為一 體，省去了復(fù)雜的中間傳動環(huán)節(jié)，具有調(diào)速范圍寬、轉(zhuǎn)動慣量小、可快速起動和停車、易于實 現(xiàn)無級調(diào)速和精密控制等優(yōu)點。隨著現(xiàn)代制造業(yè)向高速度、高精度、高效率方向的飛速發(fā) 展，對機(jī)床主軸單元的性能要求越來越高，電主軸正逐步取代傳統(tǒng)的皮帶傳動式機(jī)械主軸， 成為現(xiàn)代機(jī)床主軸的主流結(jié)構(gòu)。目前，電主軸的電機(jī)定子大多數(shù)采用螺旋槽循環(huán)冷卻方式，但采用螺旋槽冷卻方 式，需要在電機(jī)殼體和電機(jī)定子之間增加一個封水套，電機(jī)定子與封水套固為一體，拆裝電 機(jī)定子時，可采用工裝直接作用在封水套上，使電機(jī)定子的拆裝較為方便，但是封水套將增 大電主軸的徑向尺寸，導(dǎo)致工程上主軸箱體尺寸過大，使其應(yīng)用受到限制，另外，具有螺旋 槽的封水套裝入電機(jī)定子時，封水套兩端的橡膠密封圈很容易被摩擦力剪切損壞，導(dǎo)致密 封失效。為了避免螺旋槽封水套的上述不足，工程上常采用在電機(jī)殼體上加工呈圓周分布 的軸向孔來冷卻電機(jī)定子，也就是鼠籠式電機(jī)定子冷卻結(jié)構(gòu)，這種冷卻結(jié)構(gòu)可以省略掉封 水套，從而減小電主軸殼體的徑向尺寸。但是，由于省去了封水套，導(dǎo)致了電機(jī)定子的拆裝 難度增加，為了電機(jī)定子壓入殼體和壓出殼體的方便，必須把前軸承座、后軸承座和電機(jī)殼 體做成分開的形式，這樣電機(jī)定子才可以采用圓環(huán)套筒工裝壓入或壓出殼體。但是這種結(jié)構(gòu)又帶來了另一方面的問題。高速電主軸的前軸承由于在加工載荷作 用下發(fā)熱嚴(yán)重，為保證其散熱以及延長其使用壽命，也需要進(jìn)行外部強制冷卻，而如果采用 前軸承座與電機(jī)殼體分開的形式，冷卻結(jié)構(gòu)將難以設(shè)置，同時，前軸承座與電機(jī)殼體連接的 整體剛性就會下降，前軸承座孔與電機(jī)定子的同軸度在拆裝過程中也難以保證，這將直接 影響到電主軸的回轉(zhuǎn)精度等主要性能參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、拆裝方便、 冷卻效果好的帶鼠籠式電機(jī)定子冷卻結(jié)構(gòu)的電主軸。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種帶鼠籠式電機(jī)定子冷卻結(jié)構(gòu)的電主軸，包括主軸組件、電機(jī)定子、電機(jī)轉(zhuǎn)子、 箱體、前軸承總成和后軸承總成，所述電機(jī)定子套設(shè)于箱體內(nèi)，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子套設(shè)于主軸組 件上，所述主軸組件置于電機(jī)定子內(nèi)，并通過前軸承總成和后軸承總成支承于箱體上，所述 箱體上設(shè)有用于冷卻電機(jī)定子的鼠籠式冷卻通道，所述箱體前端設(shè)有用于安裝前軸承總成 的前軸承座，所述前軸承座與箱體鑄造為一體，所述電機(jī)定子靠近前軸承座的一端套設(shè)有 定子側(cè)環(huán)，通過筒體工裝可從所述前軸承座的內(nèi)孔作用于所述定子側(cè)環(huán)上并將電機(jī)定子從 箱體后端推出。所述定子側(cè)環(huán)一端為與電機(jī)定子套接的筒體部，另一端為擋于電機(jī)定子前端的圓 環(huán)部。所述圓環(huán)部的內(nèi)孔孔徑為d，所述前軸承座的內(nèi)孔孔徑為D，d < D。所述鼠籠式冷卻通道由沿箱體周向均勻布置的多個軸向孔組成，相鄰兩個軸向孔 通過開設(shè)于箱體兩端的連通槽連通，至少一個所述軸向孔與外部水源連接。所述前軸承座上設(shè)有前軸承冷卻通道，所述前軸承冷卻通道與至少一個所述軸向 孔連接。所述箱體后端裝設(shè)有直線軸承總成，所述直線軸承總成內(nèi)套裝有后軸承座，所述 后軸承總成裝設(shè)于后軸承座內(nèi)，所述后軸承座后端設(shè)有彈簧壓板，所述彈簧壓板與所述直 線軸承總成的直線軸承座之間設(shè)有壓縮彈簧。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明的帶鼠籠式電機(jī)定子冷卻結(jié)構(gòu)的電主軸通過在箱體上設(shè)置鼠籠式冷卻通 道對電機(jī)定子進(jìn)行冷卻，采用與箱體鑄造為一體的前軸承座為前軸承總成提供支承，這不 僅省去了封水套，縮減了電主軸的徑向尺寸，而且便于保證電主軸系統(tǒng)的同軸度，提高電主 軸的回轉(zhuǎn)精度，與此同時，在電機(jī)定子靠近前軸承座的一端套設(shè)有定子側(cè)環(huán)，從而在未設(shè)置 封水套的情況下，即使將前軸承座與箱體鑄造為一體，也能夠非常方便的通過定子側(cè)環(huán)對 電機(jī)定子進(jìn)行拆卸，為提高電主軸的回轉(zhuǎn)精度、縮減電主軸的體積提供了有力的支持。定子 側(cè)環(huán)的圓環(huán)部內(nèi)孔孔徑小于前軸承座的內(nèi)孔孔徑，便于在拆卸電機(jī)定子時從前軸承座的內(nèi) 孔插入筒體工裝，并將筒體工裝作用于定子側(cè)環(huán)上，使電機(jī)定子的拆卸方便、快捷。前軸承 座上設(shè)置的前軸承冷卻通道與箱體上鼠籠式冷卻通道的軸向孔連接，使電主軸的冷卻結(jié)構(gòu) 得到簡化，便于加工、節(jié)省成本。后軸承座通過直線軸承總成裝設(shè)于箱體后端，并在后軸承 座后端設(shè)置彈簧壓板，在彈簧壓板與直線軸承總成的直線軸承座之間設(shè)置壓縮彈簧，使電 主軸具有可補償軸向彈性熱變形的能力。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的A-A剖視圖；圖3是圖1的B-B剖視圖；圖4是圖1中直線軸承總成與后軸承總成部分的放大圖。圖中各標(biāo)號表示1、主軸組件；2、電機(jī)定子；3、電機(jī)轉(zhuǎn)子；4、箱體；5、前軸承總成；6、后軸承總成； 7、定子側(cè)環(huán)；8、軸向孔；9、連通槽；10、前軸承冷卻通道；11、直線軸承總成；12、后軸承座；13、彈簧壓板；14、壓縮彈簧；41、前軸承座；71、筒體部；72、圓環(huán)部；111、直線軸承座。
具體實施例方式圖1至圖4示出了本發(fā)明的一種帶鼠籠式電機(jī)定子冷卻結(jié)構(gòu)的電主軸實施例，該 電主軸包括主軸組件1、電機(jī)定子2、電機(jī)轉(zhuǎn)子3、箱體4、前軸承總成5和后軸承總成6，電機(jī) 定子2套設(shè)于箱體4內(nèi)，電機(jī)轉(zhuǎn)子3套設(shè)于主軸組件1上，主軸組件1置于電機(jī)定子2內(nèi)， 并通過前軸承總成5和后軸承總成6支承于箱體4上，箱體4上設(shè)有用于冷卻電機(jī)定子2 的鼠籠式冷卻通道，箱體4前端設(shè)有用于安裝前軸承總成5的前軸承座41，前軸承座41與 箱體4鑄造為一體，這不僅省去了封水套，縮減了電主軸的徑向尺寸，而且便于保證電主軸 系統(tǒng)的同軸度，提高電主軸的回轉(zhuǎn)精度，與此同時，電機(jī)定子2靠近前軸承座41的一端套設(shè) 有定子側(cè)環(huán)7，從而在未設(shè)置封水套的情況下，即使將前軸承座41與箱體4鑄造為一體，也 能夠非常方便的通過定子側(cè)環(huán)7對電機(jī)定子2進(jìn)行拆卸，拆卸時通過筒體工裝可從前軸承 座41的內(nèi)孔作用于定子側(cè)環(huán)7上，并將電機(jī)定子2從箱體4后端推出。定子側(cè)環(huán)7的設(shè)計 為提高電主軸的回轉(zhuǎn)精度、縮減電主軸的體積提供了有力的支持。本實施例中，定子側(cè)環(huán)7—端為與電機(jī)定子2套接的筒體部71，另一端為擋于電機(jī) 定子2前端的圓環(huán)部72，圓環(huán)部72的內(nèi)孔孔徑為d，前軸承座41的內(nèi)孔孔徑為D，d < D， 便于在拆卸電機(jī)定子2時從前軸承座41的內(nèi)孔插入筒體工裝，并將筒體工裝作用于定子側(cè) 環(huán)7上，使電機(jī)定子2的拆卸方便、快捷。鼠籠式冷卻通道由沿箱體4周向均勻布置的多個 軸向孔8組成，相鄰兩個軸向孔8通過開設(shè)于箱體4兩端的連通槽9連通，至少一個軸向孔 8與外部水源連接，前軸承座41上設(shè)有前軸承冷卻通道10，前軸承冷卻通道10與至少一個 軸向孔8連接，前軸承總成5所需的冷卻液由軸向孔8送至前軸承冷卻通道10，這使得電主 軸的冷卻結(jié)構(gòu)得到簡化，便于加工、節(jié)省成本。箱體4后端裝設(shè)有直線軸承總成11，直線軸 承總成11內(nèi)套裝有后軸承座12，后軸承總成6裝設(shè)于后軸承座12內(nèi)，后軸承座12后端設(shè) 有彈簧壓板13，彈簧壓板13與直線軸承總成11的直線軸承座111之間設(shè)有壓縮彈簧14， 后軸承總成6通過壓縮彈簧14作用于彈簧壓板13上的反作用力進(jìn)行預(yù)緊，壓縮彈簧14使 電主軸具有可補償軸向彈性熱變形的能力。上述只是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明 已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫 離本發(fā)明技術(shù)方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許 多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案 的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)落 在本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種帶鼠籠式電機(jī)定子冷卻結(jié)構(gòu)的電主軸，包括主軸組件(1)、電機(jī)定子(2)、電機(jī)轉(zhuǎn)子(3)、箱體(4)、前軸承總成(5)和后軸承總成(6)，所述電機(jī)定子(2)套設(shè)于箱體(4)內(nèi)，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子(3)套設(shè)于主軸組件(1)上，所述主軸組件(1)置于電機(jī)定子(2)內(nèi)，并通過前軸承總成(5)和后軸承總成(6)支承于箱體(4)上，其特征在于所述箱體(4)上設(shè)有用于冷卻電機(jī)定子(2)的鼠籠式冷卻通道，所述箱體(4)前端設(shè)有用于安裝前軸承總成(5)的前軸承座(41)，所述前軸承座(41)與箱體(4)鑄造為一體，所述電機(jī)定子(2)靠近前軸承座(41)的一端套設(shè)有定子側(cè)環(huán)(7)，通過筒體工裝可從所述前軸承座(41)的內(nèi)孔作用于所述定子側(cè)環(huán)(7)上并將電機(jī)定子(2)從箱體(4)后端推出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶鼠籠式電機(jī)定子冷卻結(jié)構(gòu)的電主軸，其特征在于所述定 子側(cè)環(huán)(7) —端為與電機(jī)定子(2)套接的筒體部(71)，另一端為擋于電機(jī)定子(2)前端的 圓環(huán)部(72)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶鼠籠式電機(jī)定子冷卻結(jié)構(gòu)的電主軸，其特征在于所述圓 環(huán)部(72)的內(nèi)孔孔徑為d，所述前軸承座(41)的內(nèi)孔孔徑為D，d < D。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的帶鼠籠式電機(jī)定子冷卻結(jié)構(gòu)的電主軸，其特征 在于所述鼠籠式冷卻通道由沿箱體(4)周向均勻布置的多個軸向孔(8)組成，相鄰兩個軸 向孔(8)通過開設(shè)于箱體(4)兩端的連通槽(9)連通，至少一個所述軸向孔(8)與外部水 源連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶鼠籠式電機(jī)定子冷卻結(jié)構(gòu)的電主軸，其特征在于所述前 軸承座(41)上設(shè)有前軸承冷卻通道(10)，所述前軸承冷卻通道(10)與至少一個所述軸向 孔⑶連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的帶鼠籠式電機(jī)定子冷卻結(jié)構(gòu)的電主軸，其特征 在于所述箱體(4)后端裝設(shè)有直線軸承總成(11)，所述直線軸承總成(11)內(nèi)套裝有后軸 承座(12)，所述后軸承總成(6)裝設(shè)于后軸承座(12)內(nèi)，所述后軸承座(12)后端設(shè)有彈簧 壓板(13)，所述彈簧壓板(13)與所述直線軸承總成(11)的直線軸承座(111)之間設(shè)有壓 縮彈簧(14)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶鼠籠式電機(jī)定子冷卻結(jié)構(gòu)的電主軸，其特征在于所述箱 體(4)后端裝設(shè)有直線軸承總成(11)，所述直線軸承總成(11)內(nèi)套裝有后軸承座(12)，所 述后軸承總成(6)裝設(shè)于后軸承座(12)內(nèi)，所述后軸承座(12)后端設(shè)有彈簧壓板(13)，所 述彈簧壓板(13)與所述直線軸承總成(11)的直線軸承座(111)之間設(shè)有壓縮彈簧(14)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶鼠籠式電機(jī)定子冷卻結(jié)構(gòu)的電主軸，包括主軸組件、電機(jī)定子、電機(jī)轉(zhuǎn)子、箱體、前軸承總成和后軸承總成，電機(jī)定子套設(shè)于箱體內(nèi)，電機(jī)轉(zhuǎn)子套設(shè)于主軸組件上，主軸組件置于電機(jī)定子內(nèi)，并通過前軸承總成和后軸承總成支承于箱體上，箱體上設(shè)有用于冷卻電機(jī)定子的鼠籠式冷卻通道，箱體前端設(shè)有用于安裝前軸承總成的前軸承座，前軸承座與箱體鑄造為一體，電機(jī)定子靠近前軸承座的一端套設(shè)有定子側(cè)環(huán)，通過筒體工裝可從前軸承座的內(nèi)孔作用于定子側(cè)環(huán)上并將電機(jī)定子從箱體后端推出。該帶鼠籠式電機(jī)定子冷卻結(jié)構(gòu)的電主軸具有結(jié)構(gòu)緊湊、拆裝方便、冷卻效果好的優(yōu)點。
文檔編號H02K7/08GK101895170SQ20101024549
公開日2010年11月24日 申請日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者呂浪, 李芳芳, 熊萬里, 紀(jì)宗輝 申請人:湖南大學(xué)