电主轴的制作方法

[0001]
本实用新型属于数控机床高速电主轴技术领域，具体提供电主轴。


背景技术：

[0002]
当代制造技术已经进入高速化加工时代，对高速数控机床的应用已经在高速加工领域中非常重要。而高速精密电主轴是高速数控机床的核心部件，其性能直接影响机床的加工精度。
[0003]
电主轴的内置电机置于机壳内部，处于相对封闭的空间内。电机产生的热量大量积聚在电主轴转子和转轴处，不能及时导出，加剧电主轴热变形，严重影响电主轴的加工精度和表面加工质量。
[0004]
传统的电主轴内冷却技术，在转子和转轴上加工出多条以圆周方向布置的直孔通道，该冷却通道与电主轴外部的冷却结构相串联来达到冷却目的。但这样势必会降低转子的强度，牺牲了电主轴的部分功能，加大了电主轴的加工难度，同时增加了制造成本。
[0005]
相应的，本领域需要一种新的电主轴来解决现有技术中所存在的上述问题。


技术实现要素：

[0006]
针对现有技术中对电主轴的冷却结构存在的降低转子强度、牺牲电主轴功能、加大电主轴加工难度且增加制造成本的问题，本实用新型提供了一种电主轴，包括机壳、定子、转子和转轴，所述定子固定安装于所述机壳内，所述机壳的两端分别固定设置有第一转轴支撑部和第二转轴支撑部，所述第一转轴支撑部包括第一轴承座，所述第二转轴支撑部包括第二轴承座，所述转子可旋转地安装于所述定子的内侧，所述转轴固定安装于所述转子内侧，所述转轴两端安装于所述第一轴承座和所述第二轴承座，所述机壳上设置有第一进水通道和第一出水通道，所述第一轴承座内部设有第一冷却通道，
[0007]
所述第一进水通道、所述第一冷却通道和所述第一出水通道依次连通，
[0008]
冷却介质从所述第一进水通道流入所述第一冷却通道，并经由所述第一出水通道流出，以冷却所述转子。
[0009]
在上述电主轴的优选技术方案中，所述第一转轴支撑部还包括第一法兰套，所述第一法兰套安装于所述第一轴承座和所述转子之间，所述第一法兰套内还设置有第二冷却通道，
[0010]
所述第一进水通道、所述第一冷却通道、所述第二冷却通道、所述第一冷却通道和所述第一出水通道依次连通，
[0011]
冷却介质从所述第一进水通道流入所述第一冷却通道，并继续流入所述第二冷却通道后再次返回至所述第一冷却通道，并经由所述第一出水通道流出，以冷却所述转子。
[0012]
在上述电主轴的优选技术方案中，所述机壳内还设置有第四冷却通道，所述机壳上还设置有第二出水通道，
[0013]
所述第一进水通道、所述第一冷却通道、所述第二冷却通道、所述第一冷却通道、
所述第一出水通道、所述第四冷却通道和所述第二出水通道依次连通，
[0014]
冷却介质从所述第一进水通道流入所述第一冷却通道，并继续流入所述第二冷却通道后，再返回所述第一冷却通道，再流入所述第一出水通道，再流入所述第四冷却通道，并通过所述第二出水通道流出，以冷却所述转子、所述定子和所述机壳。
[0015]
在上述电主轴的优选技术方案中，所述第二转轴支撑部与所述第一转轴支撑部对称设置，其设置有所述第二轴承座和第二法兰套，所述第二轴承座内设置有第五冷却通道，所述第二法兰套内设置有第六冷却通道，所述机壳上还设置有第二进水通道，
[0016]
所述第一进水通道、所述第一冷却通道、所述第二冷却通道、所述第一冷却通道、所述第一出水通道、所述第四冷却通道、所述第二进水通道、所述第五冷却通道、所述第六冷却通道、所述第五冷却通道和所述第二出水通道依次连通，
[0017]
冷却介质从所述第一进水通道流入所述第一冷却通道，并继续流入所述第二冷却通道后，再返回所述第一冷却通道，再流入所述第一出水通道，再流入所述第四冷却通道，再流入所述第二进水通道，再流入所述第五冷却通道，再流入所述第六冷却通道，再返回所述第五冷却通道，并通过所述第二出水通道流出，以冷却所述转子、所述定子和所述机壳。
[0018]
在上述电主轴的优选技术方案中，所述第二转轴支撑部包括所述第二轴承座和第二法兰套，所述第二法兰套与所述第二轴承座一体成型，相应地所述第二轴承座内设置有第八冷却通道，
[0019]
所述第一进水通道、所述第一冷却通道、所述第二冷却通道、所述第一冷却通道、所述第一出水通道、所述第四冷却通道、所述第八冷却通道和所述第二出水通道依次连通，
[0020]
冷却介质从所述第一进水通道流入所述第一冷却通道，并继续流入所述第二冷却通道后，再返回所述第一冷却通道，再流入所述第一出水通道，再流入所述第四冷却通道，再流入所述第八冷却通道，并通过所述第二出水通道流出，以冷却所述转子、所述定子和所述机壳。
[0021]
在上述电主轴的优选技术方案中，所述第一冷却通道为螺旋通道。
[0022]
在上述电主轴的优选技术方案中，所述第四冷却通道开设于所述机壳的外部。
[0023]
在上述电主轴的优选技术方案中，所述第四冷却通道为螺旋通道。
[0024]
在上述电主轴的优选技术方案中，所述第四冷却通道由多个互相平行且依次贴紧的环形通道组成，相邻的两个所述环形通道之间设有至少一个豁口。
[0025]
在上述电主轴的优选技术方案中，所述转轴两端设有转轴轴承，所述转轴通过所述转轴轴承安装于所述第一轴承座和所述第二轴承座。
[0026]
本领域人员能够理解的是，在本实用新型的技术方案中，电主轴包括机壳、定子、转子和转轴，定子固定安装于机壳内，机壳的两端分别固定设置有第一转轴支撑部和第二转轴支撑部，第一转轴支撑部包括第一轴承座，第二转轴支撑部包括第二轴承座，转子可旋转地安装于定子的内侧，转轴固定安装于转子内侧，转轴两端安装于第一轴承座和第二轴承座，机壳上设置有第一进水通道和第一出水通道，第一轴承座内部设有第一冷却通道，
[0027]
第一进水通道、第一冷却通道和第一出水通道依次连通，
[0028]
冷却介质从第一进水通道流入第一冷却通道，并经由第一出水通道流出，以冷却转子。
[0029]
通过上述设置方式，使得本实用新型无需在转轴上加工冷却通道，从而避免了现
有技术中存在的降低电主轴强度、牺牲电主轴功能、加大电主轴加工难度等问题，通过在第一轴承座内部设有第一冷却通道实现对第一轴承座冷却，从而间接对转子进行冷却，并降低了制造成本。
附图说明
[0030]
下面参照附图来描述本实用新型的电主轴。附图中：
[0031]
图1为本实用新型中电主轴的结构示意图；
[0032]
图2为图1内部结构的一种示意图；
[0033]
图3为图1内部结构的另一种示意图。
[0034]
附图标记列表:
[0035]
1-机壳，11-第一进水通道，12-第二进水通道，13-第一出水通道，14-第二出水通道，15-第四冷却通道，151-环形通道，152-豁口，
[0036]
2-定子，3-转子，
[0037]
4-第一转轴支撑部，41-第一轴承座，411-第一冷却通道，42-第一法兰套，421-第二冷却通道，
[0038]
5-第二转轴支撑部，51-第二轴承座，511-第五冷却通道，512-第八冷却通道，52-第二法兰套，521-第六冷却通道，
[0039]
6-转轴，61-转轴轴承。
具体实施方式
[0040]
下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。例如，尽管说明书中是以第四冷却通道为多个互相平行且依次贴紧的环形通道组成举例进行描述的，但是，本实用新型显然可以采用其他类似的手段，比如第四冷却通道由多个依次贴紧且相邻之间接通的扇形管通道组成等，只要该第四冷却通道能够在机壳内流动从而冷却机壳即可。
[0041]
需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0042]
此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0043]
如图1-2所示，为解决现有的对电主轴的冷却结构存在的降低转子强度、牺牲电主轴功能、加大电主轴加工难度且增加制造成本的问题，本实用新型的电主轴包括机壳1、定
子2、转子3和转轴6，定子2固定安装于机壳1内，机壳1的两端分别固定设置有第一转轴支撑部4和第二转轴支撑部5，第一转轴支撑部4包括第一轴承座41，第二转轴支撑部5包括第二轴承座51，转子3可旋转地安装于定子2的内侧，转子3的两端靠近第一轴承座41和第二轴承座51，并保持轴向间隙；转轴6固定安装于转子3内侧，转轴6两端设有转轴轴承61，并通过转轴轴承61安装于第一轴承座41和第二轴承座51；机壳1上设置有第一进水通道11和第一出水通道13，第一轴承座41内部设有第一冷却通道411，其中第一冷却通道411可以采用螺旋通道，
[0044]
第一进水通道11、第一冷却通道411和第一出水通道13依次连通，
[0045]
冷却介质从第一进水通道11流入第一冷却通道411，并经由第一出水通道13流出，以冷却第一轴承座41，从而间接冷却转子3。
[0046]
上述设置方式的优点在于：本实用新型的电主轴设计无需在电主轴上加工冷却通道，从而避免了现有技术中存在的降低电主轴强度、牺牲电主轴功能、加大电主轴加工难度等问题，通过在第一轴承座41内部设有第一冷却通道411实现对转子3进行冷却，同时也可以对第一轴承座41进行冷却，并且，由于无需对最精密的电主轴进行额外加工冷却通道，也降低了制造成本。
[0047]
如图2所示，在一种可能的实施方式中，第一转轴支撑部4还包括第一法兰套42，第一法兰套42安装于第一轴承座41和转子3之间，第一法兰套42内还设置有第二冷却通道421，其中第二冷却通道421可以采用螺旋通道，
[0048]
第一进水通道11、第一冷却通道411、第二冷却通道421、第一冷却通道411和第一出水通道13依次连通，
[0049]
冷却介质从第一进水通道11流入第一冷却通道411，并继续流入第二冷却通道421后再次返回至第一冷却通道411，并经由第一出水通道13流出，以冷却转子3。
[0050]
上述设置方式的优点在于：通过设置第一法兰套42，并在第一法兰套42内设置第二冷却通道421，强化了对转子3的冷却效果。
[0051]
如图1-2所示，在另一种可能的实施方式中，机壳1内还设置有第四冷却通道15，机壳1上还设置有第二出水通道14，
[0052]
第一进水通道11、第一冷却通道411、第二冷却通道421、第一冷却通道411、第一出水通道13、第四冷却通道15和第二出水通道14依次连通，
[0053]
冷却介质从第一进水通道11流入第一冷却通道411，并继续流入第二冷却通道421后，再返回第一冷却通道411，再流入第一出水通道13，再流入第四冷却通道15，并通过第二出水通道14流出，以冷却转子3、定子2和机壳1。
[0054]
在另一种可能的实施方式中，第四冷却通道15为螺旋通道。
[0055]
如图1所示，在另一种可能的实施方式中，第四冷却通道15开设于机壳1的外部。第四冷却通道15由多个互相平行且依次贴紧的环形通道151组成，相邻的两个环形通道151之间设有至少一个豁口152。
[0056]
在以上两种可能的实施方式中，电主轴最终安装于设在外部的壳体(图中未示出)内，该壳体设有与第四冷却通道15对应的通道，使得电主轴安装于外部的壳体后，第四冷却通道15形成密闭的通道。
[0057]
上述设置方式的优点在于：在机壳1设置第四冷却通道15，由于内外通道连通，能
够起到内外协同的作用，从而能够对转子3进行冷却的同时对机壳1和定子2进行冷却，实现内外同冷的效果。
[0058]
如图2所示，在另一种可能的实施方式中，第二转轴支撑部5与第一转轴支撑部4对称设置，其设置有第二轴承座51和第二法兰套52，第二轴承座51内设置有第五冷却通道511，第二法兰套52内设置有第六冷却通道521，机壳1上还设置有第二进水通道12，
[0059]
第一进水通道11、第一冷却通道411、第二冷却通道421、第一冷却通道411、第一出水通道13、第四冷却通道15、第二进水通道12、第五冷却通道511、第六冷却通道521、第五冷却通道511和第二出水通道14依次连通，
[0060]
冷却介质从第一进水通道11流入第一冷却通道411，并继续流入第二冷却通道421后，再返回第一冷却通道411，再流入第一出水通道13，再流入第四冷却通道15，再流入第二进水通道12，再流入第五冷却通道511，再流入第六冷却通道521，再返回第五冷却通道511，并通过第二出水通道14流出，以冷却转子3、定子2和机壳1。
[0061]
上述设置方式的优点在于：设置与第一转轴支撑部4对称的第二转轴支撑部5，从转子3的另一端对转子3进行冷却，进一步强化了对转子3的冷却效果。
[0062]
如图3所示，在另一种可能的实施方式中，第二转轴支撑部5包括第二轴承座51和第二法兰套52，第二法兰套52与第二轴承座51一体成型，相应地第二轴承座51内设置有第八冷却通道512，
[0063]
第一进水通道11、第一冷却通道411、第二冷却通道421、第一冷却通道411、第一出水通道13、第四冷却通道15、第八冷却通道512和第二出水通道14依次连通，
[0064]
冷却介质从第一进水通道11流入第一冷却通道411，并继续流入第二冷却通道421后，再返回第一冷却通道411，再流入第一出水通道13，再流入第四冷却通道15，再流入第八冷却通道512，并通过第二出水通道14流出，以冷却转子3、定子2和机壳1。
[0065]
上述设置方式的优点在于：提供了关于第二转轴支撑部5的另一种实施方式，同样能够进一步强化对转子3的冷却效果。
[0066]
在另一种可能的实施方式中，冷却介质经上述实施方式中提到的通道流入第四冷却通道15后，之后可经过设在机壳1内或设在机壳1的各种部件内部的通道，最终由第二出水通道14流出。具体而言，如图2所示，冷却介质可直接由第二出水通道14流出，也可以继续流经第二转轴支撑部5区域内的通道，如第五冷却通道511和第六冷却通道521中的任意通道或其组合；如图3所示，又如第八冷却通道512，最终由第二出水通道14流出。
[0067]
上述设置方式的优点在于：提供另一种实施方式，同样能够对转子3、机壳1和定子2进行冷却，实现内外同冷的效果。
[0068]
接下来，对本实用新型的整体工作流程进行具体说明：
[0069]
冷却介质从第一进水通道11流入第一冷却通道411后，进入第一转轴支撑部4的区域，分成两条流向，一条流向的冷却介质直接沿第一冷却通道411流动，最后流入第一出水通道13，该流向的冷却介质可以在冷却转子3的同时对第一轴承座41进行冷却；另一条流向的冷却介质则流入第二冷却通道421后，再返回第一冷却通道411，再流入第一出水通道13，该流向的冷却介质对转子3进行冷却。
[0070]
这两条流向构成并联，在分别冷却第一轴承座41和转子3后，在第一出水通道13汇合。汇合后的冷却介质再流入第四冷却通道15，实现对定子2和机壳1的冷却，形成内外协同
的冷却通路。
[0071]
接下来，冷却介质流入第二进水通道12后，进入第二转轴支撑部5的区域，当第二转轴支撑部5与第一转轴支撑部4对称设置时，冷却介质流入第五冷却通道511，再流入第六冷却通道521，再返回第五冷却通道511，并通过第二出水通道14流出。
[0072]
当第二转轴支撑部5的第二法兰套52与第二轴承座51一体成型时，冷却介质流入第八冷却通道512，并通过第二出水通道14流出。进入第二转轴支撑部5区域的冷却介质从另一端对转子3进行冷却。
[0073]
综上所述，本实用新型无需在转子上加工冷却通道，从而避免了现有技术中存在的降低电主轴强度、牺牲电主轴功能、加大电主轴加工难度等问题，通过在第一轴承座41内部设有第一冷却通道411，在第一法兰套42内设置第二冷却通道421，在机壳1设置第四冷却通道15，并设置第二转轴支撑部5及其内部通道，可实现对转子3、定子2和机壳1进行有效的冷却，同时也可以对第一轴承座41进行冷却，同理也可以对第二轴承座51部分进行冷却，并降低了制造成本。
[0074]
需要说明的是，上述实施方式仅仅用来阐述本实用新型的原理，并非旨在与限制本实用新型的保护范围，在不偏离本实用新型原理的条件下，本领域技术人员能够对上述结构进行调整，以便本实用新型能够应用于更加具体的应用场景。
[0075]
例如，在一种可替换的实施方式中，第四冷却通道只要能够冷却定子和机壳即可，比如由多个依次贴紧且相邻之间接通的扇形管通道组成等，这些都不偏离本实用新型的原理，因此都将落入本实用新型的保护范围之内。
[0076]
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。