[发明专利]内装电机和径向空气轴承集成的电主轴

说明书

技术领域

本发明涉及一种机电工程领域中的电主轴，特别是一种将内装电机和径向空气轴承集成的电主轴。

背景技术

电主轴是机电一体化、实现动力转换和输出的功能部件，目前电主轴的转轴部分都是由独立的轴承支承系统进行支承，其中轴承形式有滚动轴承、流体静压(或动压)轴承和磁悬浮轴承等。由于支承轴承需要占据相应的空间和体积，使得电主轴的尺寸(特别是轴向尺寸)、体积、重量较大，限制了电主轴的应用范围和制约着电主轴输出功率的提高。

因而需要开发一种新型的电主轴，在电主轴限定尺寸(特别是轴向尺寸)和重量的条件下，可以实现大大增加输出功率，或在保证一定输出功率的前提下，使电主轴的尺寸(特别是轴向尺寸)和总重量大幅度减小；以达到结构紧凑、减小体积和重量之目的。

发明内容

本发明的目的是为了克服目前各种电主轴中，支承轴承单独使用的局限性，提供一种内装电机和径向空气轴承集成的电主轴，使之结构紧凑，在保证一定输出功率的前提下使电主轴轴向尺寸和总重量大幅度减小，或在限定的尺寸(特别是轴向尺寸)或总重量的范围内大大增加电主轴的输出功率等优点。

为达到上述目的，本发明的构思是：

本发明的内装电机和径向空气轴承集成的电主轴，包括兼作内装电机定转子和径向空气轴承定转子的定子、转子以及转轴、前盖、外壳、轴向支承轴承、后盖等部件，其特征在于采用内装电机定转子兼作径向空气轴承定转子的结构，即将内装电机的定子同时作为径向空气轴承的定子、内装电机的转子同时为径向空气轴承的转子，在实现驱动电主轴旋转的同时，实现对电主轴的转轴进行径向支承的功能；轴向支承为独立的轴承结构。

上述内装电机定转子兼作径向空气轴承定转子结构的设置是：内装电机的定转子与通常电主轴内装电机的定转子结构相同，只是在内装电机定子槽间的铁芯上设置压缩空气通道和气穴等结构，使电机定子成为径向空气轴承的定子；内装电机的转子兼作空气轴承的转子，接通压缩空气时，在定、转子之间的气隙中就形成承载气膜，将转轴径向悬浮，实现径向空气轴承的功能；转轴的轴向支承采用一独立的轴向轴承。这样，电主轴内装电机的定转子就同时兼作径向支承轴承的定转子。

本发明的结构特点是：考虑到空气轴承的特点以及电主轴内装电机的结构，使内装电机定转子、径向空气轴承集为一体，作为径向支承，以限制电主轴转子系统除沿轴向和绕轴向运动之外的4个自由度，独立的轴向轴承限制了转子系统的轴向自由度。由于无独立的径向支承轴承，电主轴结构紧凑，轴向尺寸大大减小，因此大大减小了电主轴的总重量，电主轴可以在有限体积和空间内实现最大的输出功率；或在保证一定输出功率的前提下可以使电主轴的轴向尺寸最小，实现最小体积和最小重量。

根据上述的发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种内装电机和径向空气轴承集成的电主轴，包括外壳、内装电机、前盖和后盖，其特征在于所述的内装电机的转子作为径向空气轴承的转子，内装电机的定子作为径向空气轴承的定子，实现对转子的径向支承；所述的电主轴的转轴前端伸出所述的前盖，而后端有轴向轴承支承于后盖。

在上述内装电机和径向空气轴承集成的电主轴中，所述的外壳布置有空气通道外接高压气源，在所述的内装电机的定子放置绕组的槽与槽之间的铁芯上，置有双列沿周向均布的径向进气孔和气穴接通外壳上的空气通道，导入的压力空气在内装电机的定子与转子之间的空隙中形成承载气膜。

在上述的内装电机和径向空气轴承集成的电主轴中，所述的轴向轴承为轴向空气轴承，壳体上的空气道接通至轴向轴承推力盘的两端面，以实现对电主轴转轴的轴向支承。

在上述的内装电机和径向空气轴承集成的电主轴中，所述的壳体上有冷却液内腔通过冷却液通道外接冷却液源，实现对电主轴的冷却。

本发明与现有技术相比较，具有以下突出实质性的特点和显著进步：

(1)实现了电主轴内装电机和径向支持轴承的集成；

(2)同样输出功率的前提下，本发明电主轴的结构更加紧凑，轴向尺寸和总重量大大减小；

(3)同样轴向尺寸和总重量前提下，电主轴内装电机的定转子可以更长一些，即电主轴的输出功率会大大增加。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的结构示意图。

图2是本发明中内装电机定转子与径向空气轴承集成的结构示意图。

图3是图2的左视图。

具体实施方式