一种超高速大功率电主轴驱动装置的制作方法

一种超高速大功率电主轴驱动装置是由高速电机与主轴结合为一体的驱动装置，它实现了电机、主轴一体化。具有结构紧凑，机械效率高，躁音小，精度高，振动小，运转平稳，易于实现高速化、自动化，易实现无级变速，可适应各种工况和负载变化的要求等显著优点。它正在逐步取代电机加变速器等传统的机械传动装置，应用前景十分广阔。

背景技术：

传统的主轴一般是通过传动带、齿轮来进行传动驱动，存在的打滑、振动巨烈和噪音很大等诸多问题，导致主轴传动速度慢，无法满足现代企业快速发展的需要。研制一种满足现代企业发展需要的电主轴驱动装置势在必行，也能缓解市场迫切需要。

电主轴的驱动装置是将异步电机直接装入主轴内部，通过驱动电源直接驱动主轴进行工作，取消了传统电机由电机驱动主轴旋转工作的中间变速和传动装置(如齿轮、皮带、联轴节等)，主轴由内装式电机直接驱动实现了机床主轴系统的零传动达到了“直接传动主轴”目的，是真正意义上的机械与电机一体驱动的主轴单元；电主轴系统减少了高精密齿轮等关键零件，消除了齿轮传动误差，运行时更加平稳；采用交流变频调速和矢量控制技术，输出功率大，调速范围宽，功率-扭矩特性好，可在额定转速范围实现无级调速，以适应各种负载和工况变化的需要；可实现精确的主轴定位，并实现很高的速度、加速度及定角度快速准停，动态精度和稳定性好，可满足高速切削和精密加工的需要；大幅度缩短了加工时间，只有原来的约1/4；加工表面质量高，无需再进行打磨等表面处理工序。

本实用新型加速了电主轴在机电产品在高速领域的快速发展，具有高速加工、高转速、高精度、高刚性、低噪音、低温升、结构紧凑、易于平衡、安装方便、传动效率高等优点。

鉴于此提出本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型解决了超高转速转子结构强度问题；大功率下转子、定子发热问题。

在材料选型上使用空心光轴由高强度耐热合金钢制造，在结构上采取空心轴包住磁钢件结构巧妙地解决了转子强度问题。磁钢镶嵌于轴内后，通过焊接将主轴与轴颈连为一体，解决了结构、焊接、转子刚度、强度、临界转速等一系列难题。

在材料选型上使用滚动摩擦系数小，发热少，消耗功率少；滚动区磨损小，轴承寿命长的超高速角接触混合陶瓷球轴承；在结构上采用外圈带进油小孔，滑油能进入接触压力最大、发热量最大的区域，充分润滑保持架，降低轴承工作温度，达到了降温降热的目的。主轴承进油均从轴承外圈的进油孔供油，使滑油到达轴承最需要润滑和冷却的部位，外圈供油加上油嘴喷射供油能使轴承得到最充分的冷却，降低轴承的工作温度，有利于轴承的稳定运转并延长轴承的使用寿命。采用滑油冷却电主轴定子，滑油沿定子外径的冷却槽流过，可调节定子的温度，转子用喷嘴喷油冷却。

为实现在温度较高的环境中将燃油混撒在高温高压空气中，本实用新型采用如下技术方案：

基本构成。一种超高速大功率电主轴驱动装置，主要包括：动密封组件，前辅助轴承组件，前轴承组件，电机定子，主轴，前进油流道，壳体，后轴承组件，冷却前端进油孔，冷却后端进油孔，出油孔，密封圈，流量调节装置，压环等。

动密封组件，包括：端面石墨密封装置、压缩弹簧、垫圈等。

前辅助轴承组件，包括：轴承、调整垫圈等。

前轴承组件，包括：不锈钢保险丝、轴承压盖、连接机构等。

调节计算。校准密封装置的预紧力，先调节流量调节装置，让流量达到设计值，然后根据静止状态根据泄露量调节静态预紧力，预紧力控制在1.15～1.2倍之间静态预紧力的。

使用环境。高温高压的环境，油冷系统给电主轴内部润滑冷却，由前端动密封装置，防止环境中高压气体流入电主轴内部，对冷却系统产生影响。

附图说明

图1是本发明的外形示意图；

图2是本发明的剖面结构示意图；

图3是本发明的结构示意简图；

图中，1、动密封组件；2、前辅助轴承组件；3、前轴承组件；4、电机定子；5、主轴；6、前进油流道；7、壳体；8、后轴承组件；9、冷却前端进油孔10、冷却后端进油孔；11、出油孔；12、密封圈；13、流量调节装置；14、压环。

具体实施方式

启动供电系统和控制系统后，传动装置开始工作，电主轴在0.5s内从0加速至12000r/min，在2s内加速至30000r/min，在5000～100000r/min范围内连续可调。控制信号由外部控制系统发出，实现对电主轴转速的控制。

高速电主轴的冷却分两路进油。冷却润滑油从冷却前端进油孔输入，进入油流道，一路从壳体内部流向前端分成三个细流道分别进入前端轴承处、前端辅助轴承处和电机定子；另一路是冷却润滑油冷却后端进油孔输入，冷却后端轴承，由内部腔体的排油孔排出。经外部冷却装置冷却后，循环使用。

选用耐高温轴承，可以满足电主轴的需要；采用多喷嘴供油，使轴承行到充分冷却，降低轴承工作温度。

动密封组件使用端面石墨密封、o型密封圈、孔用弹性挡圈、密封垫等零件，实现在超高转速和大功况下滑油不泄漏。

以上所述仅为本实用新型公开的一种超高速大功率电主轴结构，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

技术特征：

1.一种超高速大功率电主轴驱动装置，其特征是它主要包括：壳体，电机定子，主轴，动密封组件，前辅助轴承组件，前轴承组件，前进油流道，后轴承组件，冷却前端进油孔，冷却后端进油孔，出油孔，密封圈，流量调节装置，压环等。

2.一种超高速大功率电主轴驱动装置，其特征是壳体内置有转子冷却油道、定子冷却油道和回油道等。

3.一种超高速大功率电主轴驱动装置，其特征是主轴安装在前轴承组件、后轴承组件上，并固定牢靠。

4.一种超高速大功率电主轴驱动装置，其特征是动密封组件包括：端面石墨密封装置、压缩弹簧、垫圈等。

5.一种超高速大功率电主轴驱动装置，其特征是前辅助轴承组件包括：轴承、调整垫圈等。

6.一种超高速大功率电主轴驱动装置，其特征是前轴承组件，包括：不锈钢保险丝、轴承压盖、连接机构等。

技术总结
本实用新型涉及电机领域，特别涉及一种超高速大功率电主轴驱动装置，它包括：动密封组件，前辅助轴承组件，前轴承组件，电机定子，主轴，前进油流道，壳体，后轴承组件，冷却前端进油孔，冷却后端进油孔，出油孔，密封圈，流量调节装置，压环等。壳体的内部设置有主轴，转子冷却油道、定子冷却油道和回油道；迷宫密封环与冷却前端进油孔，冷却后端进油孔，出油孔，连接，解决了因轴承超高速大功率运行产生的热量，对轴承起到了冷却和保护作用。所述驱动装置具有结构紧凑，效率高，躁音小，精度高，振动小，运转平稳，易于实现高速化、自动化，易实现无级变速，可适应各种工况和负载变化的要求等显著优点。它正在逐步取代电机加变速器等传统的机械传动装置，应用前景十分广阔。

技术研发人员：辜益山;谢清明;王中原;赵志强;夏中雷;王彬
受保护的技术使用者：苏州磁锋能源科技有限公司
技术研发日：2020.04.14
技术公布日：2020.12.01