[发明专利]一种陶瓷轴芯高速电机装置

说明书

技术领域

本发明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

本发明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。

本发明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。

所述的一种陶瓷轴芯高速电机装置，其电机的转子与氧化锆陶瓷转轴热套。

所述的一种陶瓷轴芯高速电机装置，其陶瓷轴承通过预紧弹簧进行预紧。

本发明的优点与效果是：

1、本发明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、本发明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、本发明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。

附图说明

图1为本发明陶瓷轴芯高速电机；

图2为本发明电机剖面模型。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

本发明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。本发明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。发明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。