电机转子、电机及数控机床

本发明涉及电机，特别是涉及一种电机转子、电机及数控机床。

背景技术：

1、现阶段，数控机床的高精度加工需求越来越多。对于数控机床的核心部件电主轴，其性能高低直接决定整个数控机床的精度、性能和加工质量。然而电主轴中高速电机的转子发热一直是难以解决的工程问题。首先，电机转子属于旋转体，内部没有直接接触的冷媒进行冷却，且与外界热交换的部分只有转轴的端面，一旦转轴发热，会导致转轴热伸长，导致机床加工系统精度降低。

2、传统的电机转子冷却方式，都是对转子的转轴中心进行气冷或者水冷，该种结构都是用外界冷媒流过转轴内部，带走转子热量。但是该种方式占据了原有电机的中空轴的气缸或刀具接口，还需要额外增加动密封来封锁冷却液不进入电机内部，不仅结构复杂，而且热量只能从转子转轴的两端轴端面向外传输，冷却效果较差，无法广泛应用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种电机转子、电机及数控机床，以解决上述现有通过对电机转子轴中心进行气冷或者水冷来对电机转子进行冷却的方案，不仅占据了原有电机的中空轴的气缸或刀具接口，而且结构结构复杂，冷却效果较差的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种电机转子，包括用于传输电机输出转矩的转子转轴和设置于所述转子转轴外周的转子本体；其中：

4、所述转子转轴上对应所述转子本体安装的位置设置有冷却液体存储腔；

5、所述转子本体的内端与所述转子转轴的外周面密封连接，所述转子本体内开设有由其内端向其外端延伸的散热通道，且所述散热通道与所述冷却液体存储腔连通形成密封式冷却液流动空间，所述密封式冷却液流动空间内存放有冷却液，所述冷却液能够在所述电机转子的转动离心力作用下沿所述散热通道向其外端流动，以吸收所述转子本体的热量并相变为气体，实现对所述转子本体的蒸发冷却。

6、可选的，所述冷却液体存储腔为开设于所述转子转轴外周面的弧形凹槽。

7、可选的，所述转子本体为具有中心圆柱孔的柱状结构，所述转子本体通过所述中心圆柱孔套设于所述转子转轴外周，所述冷却液体存储腔为开设于所述转子转轴外周面的圆环形凹槽。

8、可选的，所述转子本体内沿其轴向间隔开设有多个所述散热通道，且任意一所述散热通道均为沿所述转子本体外端回转轮廓的径向布置的径向通道，任意一所述径向通道的内端均与所述冷却液体存储腔连通。

9、可选的，所述转子本体内还设置有多个沿其轴向间隔布置的轴向通道，任意一所述轴向通道均沿所述转子本体的轴向延伸，且任意一所述径向通道的外端均连通有至少一个所述轴向通道。

10、可选的，任意一所述径向通道的外端均连通有两个所述轴向通道，且与同一所述径向通道连通的两所述轴向通道呈“v”型布置。

11、可选的，所述转子本体内还设置有沿其轴向延伸的轴向通道，所述轴向通道位于所述径向通道的远离所述转子转轴的一端，所述轴向通道同时与多个所述径向通道的外端连通。

12、可选的，所述转子本体内还设置有沿其轴向延伸的轴向通道，所述转子本体内沿其周向布置有多列所述径向通道，任意一列所述径向通道均包括多个沿所述转子本体轴向间隔分布的所述径向通道；

13、所述轴向通道为与所述转子转轴同轴分布的环形轴向通道，且所述环形轴向通道位于所述径向通道的外圈，所述转子本体内所有所述径向通道的外端均与所述环形轴向通道连通。

14、本发明还提出一种电机，包括如上任意一项所述的电机转子。

15、本发明还提出一种数控机床，包括如上所述的电机。

16、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

17、本发明提出的电机转子，通过在转子转轴上设置冷却液体存储腔，在转子本体上设置散热通道，并利用常规的装配方式将转子转轴与转子本体组装从而在转子转轴与转子本体的装配位置形成密封式冷却液流动空间，在密封式冷却液流动空间内装入能够受热汽化的冷却液，在电机转子高速转动时可利用离心力使冷却液传输到转子本体表面，冷却液通过与转子本体进行热交换，受热相变为气体，而由于液体存在使得气体向转子转轴汇聚，进而实现气体对外界进行散热，快速将转子本体产生的热量导出，实现了高速电机转子热量的快速传导。本发明利用冷却液的相变过程进行热量传导，加快了转子本体热量与转子转轴、外界之间的热交换速率，提高了电机运行时电机转子对外散热能力，增加了电机可靠性运行能力，进而解决了电机在长时件运行条件下，其转子对外散热不好的问题。

18、同时，本发明的电机转子，冷却机构设置于转子本体以及转子转轴与转子本体的组装位置，结构简单，其利用转子转轴与转子本体之间原本的过盈配合等组装方式即可实现密封式冷却液流动空间的密封性，整个转子中，除冷却液之外，没有增加额外的部件，冷却液也没有流入转子转轴的内部，更不存在冷却机构占用转子转轴气缸或刀具接口的问题，其结构简单，制造成本低，可广泛应用，解决了现有技术中转子热量只能从转子轴端两个端面传输的难点问题。

19、在本发明提出的一些技术方案中，还在转子本体内设置了沿转子本体轴向布置的轴向通道，冷却液在转轴离心力作用下到达径向通道的径向最外端后会继续流入轴向通道，促进冷却液在转子本体轴向上的漫布，进而提升了换热过程中冷却液与转子本体外周面的接触面积，可进一步提升转子本体的散热冷却效果。

20、另外，本发明还提出了一种电机，其包含上述的电机转子，能够实现高速电机转子快速散热，有利于提升电机的使用寿命和运行可靠性。

21、另外，本发明还提出了一种数控机床，包括如上所述的电机，具有优良散热功能的电机可提升电主轴的可靠性和稳定性，从而可进一步提升整个数控机床的精度、性能和加工质量。

技术特征：

1.一种电机转子，其特征在于，包括用于传输电机输出转矩的转子转轴和设置于所述转子转轴外周的转子本体；其中：

2.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述冷却液体存储腔为开设于所述转子转轴外周面的弧形凹槽。

3.根据权利要求2所述的电机转子，其特征在于，所述转子本体为具有中心圆柱孔的柱状结构，所述转子本体通过所述中心圆柱孔套设于所述转子转轴外周，所述冷却液体存储腔为开设于所述转子转轴外周面的圆环形凹槽。

4.根据权利要求3所述的电机转子，其特征在于，所述转子本体内沿其轴向间隔开设有多个所述散热通道，且任意一所述散热通道均为沿所述转子本体外端回转轮廓的径向布置的径向通道，任意一所述径向通道的内端均与所述冷却液体存储腔连通。

5.根据权利要求4所述的电机转子，其特征在于，所述转子本体内还设置有多个沿其轴向间隔布置的轴向通道，任意一所述轴向通道均沿所述转子本体的轴向延伸，且任意一所述径向通道的外端均连通有至少一个所述轴向通道。

6.根据权利要求5所述的电机转子，其特征在于，任意一所述径向通道的外端均连通有两个所述轴向通道，且与同一所述径向通道连通的两所述轴向通道呈“v”型布置。

7.根据权利要求4所述的电机转子，其特征在于，所述转子本体内还设置有沿其轴向延伸的轴向通道，所述轴向通道位于所述径向通道的远离所述转子转轴的一端，所述轴向通道同时与多个所述径向通道的外端连通。

8.根据权利要求4所述的电机转子，其特征在于，所述转子本体内还设置有沿其轴向延伸的轴向通道，所述转子本体内沿其周向布置有多列所述径向通道，任意一列所述径向通道均包括多个沿所述转子本体轴向间隔分布的所述径向通道；

9.一种电机，其特征在于，包括如权利要求1～8任意一项所述的电机转子。

10.一种数控机床，其特征在于，包括如权利要求9所述的电机。

技术总结
本发明公开一种电机转子，通过在转子转轴上设置冷却液体存储腔，在转子本体上设置散热通道，将转子转轴与转子本体组装从而在转子转轴与转子本体的装配位置形成密封式冷却液流动空间，在密封式冷却液流动空间内装入能够受热汽化的冷却液，在电机转子高速转动时可利用离心力使冷却液传输到转子本体表面，利用冷却液的相变过程进行热量传导，加快了转子本体热量与转子转轴、外界之间的热交换速率，提高了电机运行时电机转子对外散热能力，增加了电机可靠性运行能力，进而解决了电机在长时件运行条件下，其转子对外散热不好的问题。本发明还提出了一种电机，其包含上述的电机转子。本发明还提出一种数控机床，包括如上所述的电机。

技术研发人员：曹继伟,刘家曦,张成明,李立毅
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15