专利名称：一种陶瓷轴芯高速电机装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于交流异步电机领域，特别涉及一种陶瓷轴芯高速电机装置。
背景技术：
高速加工是提高切削效果、加工质量、加工精度和降低加工成本的重要手段。机床 的高速化是目前机床的发展趋势。因而被认为是21世纪最有发展前途的先进制造技术之 一。无论是普通数控机床还是虚拟轴机床，实现高速化的关键部件仍是高速电机，它是数 控机床的核心部件，其性能直接决定了整台机床的加工精度和生产效率。由于高速电机转 子上的离心力与线速度的平方成正比，高速电机要求具有很高的机械强度及较低的转动惯
量；利用陶瓷材料代替传统金属材料，制造高速电机主要零部件-------轴承及转轴是一
项很有意义的课题。利用工程陶瓷作为数控机床高速主轴轴承及主轴材料的主要目的，是 为了减少主轴部件高速旋转的离心力和惯性力，提高主轴单元的刚度和精度，以适应主轴 单元高速化和精密化的要求。高性能热等静压氮化硅(HIPSN)陶瓷由于具有比重轻、耐磨、 耐高温、高弹性模量、高抗压强度及韧性、无磁性、绝缘等优良的综合特性，将其应用于滚动 轴承中球的设计。此外，氧化锆增韧陶瓷(ZTC)具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性，导热 系数小，热膨胀系数接近于钢等优点，因此将其用于高速电机转轴及轴承套圈。另外，转子 冲片的形状和构造对异步电机的起动性、转矩大小等性能起到了重要的作用，并能够适合 于陶瓷轴芯高速电机的定转子槽机构设计，是一项很有意义的课题。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种陶瓷轴芯高速电机装置，电机转轴为氧化锆陶瓷 材料、电机轴承套圈选用陶瓷材料、轴承球选用氮化硅陶瓷材料，电机的转子与氧化锆陶瓷 主轴热套等结构设计，使高速电机具有转动惯量小，便于控制，耐高温，环保，耐腐蚀等优良 的性能。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的一种陶瓷轴芯高速电机装置，该电机结构包括有外壳、氧化锆陶瓷转轴、氧化锆陶 瓷套圈、热压氮化硅陶瓷球、定子、转子、轴承预紧装置、润滑装置、冷却装置；其转子为闭口 圆形槽，定子为圆底槽，所述定子与转子套合，所述的转子与氧化锆陶瓷转轴热套一体；氧 化锆陶瓷轴承的两端套有氧化锆陶瓷套圈，氧化锆陶瓷套圈外套有轴承挡圈；氧化锆陶瓷 轴承的末端与所述轴承预紧装置预紧连接。所述的一种陶瓷轴芯高速电机装置，所述轴承挡圈上开设油孔。所述的一种陶瓷轴芯高速电机装置，所述轴承上开有轴承沟道。本实用新型的优点与效果是1、本实用新型采用氧化锆陶瓷材料为主轴部件，使高速电机具有转动惯量小，便 于控制，耐高温，环保，耐腐蚀等优良的性能。2、本实用新型电机采用闭口槽转子，该闭口槽能够削弱集肤效应，在同等条件下，电机采用闭口槽时转子导条的电阻增加系数最小，可以降低电机损耗。不仅如此，采用闭口 槽还能够有效削弱电机齿谐波，从而减小电机杂散损耗，提高电机效率。3、本实用新型采用氧化锆陶瓷材料为转轴部件，将绝对保证磁力线不会通过转轴 系统，从而避免不必要的损耗，提高效率。
图1为本实用新型陶瓷轴芯高速电机；图2为本实用新型电机剖面模型。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细说明。本实用新型主要特点是电机转轴采用氧化锆陶瓷材料，电机轴承套圈采用陶瓷材 料，轴承球采用陶瓷材料的全陶瓷结构。电机转子为闭口圆形槽，定子为圆底槽。电机转子 与陶瓷转轴之间通过热套方法过盈联结。本实用新型的高速电机由于转轴、轴承采用陶瓷 材料，提高了电机的刚性、高速性、耐热性、耐磨性。该电机转子槽为闭口圆形槽，该闭口槽 能够削弱集肤效应现象，可以降低电机损耗，能够有效削弱电机齿谐波，从而减小电机杂散 损耗，提高电机效率。该陶瓷轴芯高速电机结构主要包括转轴、轴承、定子、转子、机壳、冷却装置、润滑 装置及轴承预紧装置。实用新型的陶瓷轴芯高速电机中电机的轴芯(转轴)、轴承套圈及轴 承球均选用陶瓷材料。转子结构设计，是将转子设计为闭口槽圆形槽结构。转子与陶瓷主 轴采用热套方式过盈连接。定子为圆底槽，双层绕组。如图1所示，转轴1与轴承套圈3选用氧化锆陶瓷材料，轴承滚珠选用氮化硅陶瓷 材料。转轴1与转子4采用热套方式过盈联接。定子5的冷却采用循环水冷却。轴承的预 紧通过预紧装置6实现弹簧预紧。在轴承挡圈2上开设油孔，实现轴承润滑。图2采用闭口槽转子的电机模型，即将转子设计为闭口槽圆形槽结构。定子为圆 底槽、双层绕组、4极电机。陶瓷轴芯，该转轴上开有轴承沟道，代替轴承内圈。
权利要求一种陶瓷轴芯高速电机装置，其特征在于该电机结构包括有外壳、氧化锆陶瓷转轴、氧化锆陶瓷套圈、热压氮化硅陶瓷球、定子、转子、轴承预紧装置、润滑装置、冷却装置；其转子为闭口圆形槽，定子为圆底槽，所述定子与转子套合，所述的转子与氧化锆陶瓷转轴热套一体；氧化锆陶瓷轴承的两端套有氧化锆陶瓷套圈，氧化锆陶瓷套圈外套有轴承挡圈；氧化锆陶瓷轴承的末端与所述轴承预紧装置预紧连接。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷轴芯高速电机装置，其特征在于所述的轴承挡圈上 开设油孔。
3.根据权利要求1所述的一种陶瓷轴芯高速电机装置，其特征在于所述的轴承上开有 轴承沟道。
专利摘要一种陶瓷轴芯高速电机装置，属于交流异步电机领域，该电机结构主要包括有外壳、氧化锆陶瓷主轴、氧化锆陶瓷套圈、热压氮化硅陶瓷球、定子、转子、轴承预紧装置、润滑装置、冷却装置，其转子为闭口圆形槽，定子为圆底槽。电机的转子与氧化锆陶瓷转轴热套。陶瓷轴承通过预紧弹簧进行预紧。本实用新型采用氧化锆陶瓷材料为主轴部件，使高速电机具有转动惯量小，便于控制，耐高温，环保，耐腐蚀等优良的性能。
文档编号H02K5/16GK201639451SQ20092024765
公开日2010年11月17日 申请日期2009年10月28日 优先权日2009年10月28日
发明者吴玉厚, 张丽秀, 李颂华 申请人:沈阳建筑大学