[发明专利]一种永磁同步热管冷却电主轴

说明书

本发明为一种永磁同步热管冷却电主轴，包括主轴外壳，主轴外壳内部装有主轴，两端分别由前轴承和后轴承支撑，前轴承与后轴承又分别安装在前轴承组件与后轴承组件上，可以较大程度上传导出前后轴承产生的热量；主轴外壳中间部位固定有热管基座，后端部设计有散热腔室，无机热管穿过热管基座，冷凝端插入前轴承组件中同时穿过后轴承组件，蒸发端伸入到散热腔室内，可以一定程度上吸收轴承与电机定子发出的热量，同时，热管蒸发端装有散热片；本发明相对其他主轴装置在内部结构、热管安装位置、电机选择与冷却方式上做了改进，选用永磁同步电机，转子发热量小，且整体结构简单，运行平稳，能够提高电主轴的使用寿命。

技术领域

本发明涉及加工设备技术领域，尤其涉及一种永磁同步热管冷却电主轴。

背景技术

迈入21世纪，高速切削技术进入了空前快速的发展期，制造业对高速高精度加工的强烈需求也推动了电主轴的发展，相伴而来也给高速电主轴带来了一些新的技术难题，其中电主轴的散热问题成为研究的热点问题之一。高速电主轴轴承的摩擦发热和内置电机损耗发热是无法避免的，轴承发热主要是轴承滚动体与轴承内外圈之间的摩擦发热，内置电机损耗发热主要是定子绕组铜损与转子铁损发热，且转子铁损产生的热量占比达到电机损耗发热量的1/3，且若高速电主轴在工作时产生的热量不能及时散发出去，这些囤积的热量会改变电机、轴承及相关元件之间的热力学性能，使主轴产生较严重的热变形，将会导致高速机床加工精度降低。

为了改善电主轴的散热问题，现有技术通常是在主轴外壳内壁开设冷却通道，采用水循环冷却的方式进行散热，虽然这种设计在一定程度上能改善电主轴整体的散热性能，但不能满足对电主轴轴芯、轴承组件及电机定子等固定部位散热的需求。此外，水循环冷却触发时间较长，散热效率也较低，不能及时的将电主轴内部产生的热量散发出去。有人也提出采用热管冷却的方式对电主轴轴芯进行冷却，这种方法虽然能较有效的降低主轴轴芯温度，且冷却触发时间短，但因其结构上的缺陷，将热管安装在主轴轴芯处时，随主轴高速旋转时热管会使主轴的振动性能恶化，不能满足加工精度的要求，此外，热管随着主轴高速旋转，较大的离心力会严重影响热管的散热效率。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种永磁同步热管冷却电主轴，在结构、电机及冷却方式上做了改进，能较好的解决电主轴轴芯、电机及轴承组件的散热问题，且结构简单运行平稳，振动性能较好。同时该永磁同步热管冷却电主轴反应迅速，散热效率较高，能保证电主轴长时间工作，延长使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：它包括电主轴外壳、电机定子、电机转子、主轴、前后轴承及前后轴承组件、热管、热管基座、热管散热片、散热腔室；所述的主轴设在机体的内部，主轴两端架在所述的前后轴承上，所述的前后轴承分别安装在所述的前后轴承组件上，前后轴承组件固定在主轴外壳内壁上，所述的热管基座安装在主轴外壳内壁上，在后轴承组件之间，所述的定子安装在热管基座的内壁上，所述的热管安装在所述的热管基座内，与所述的前后轴承组件相连，从后轴承组件中伸出，伸入所述的散热腔室内，所述的散热腔室安装在电主轴外壳的后端，所述的热管散热片安装在散热腔室内的热管上。

本发明专利与已有电主轴技术相比较的优点是：1.本发明采用永磁同步电机，避免了电机转子铁芯损耗，能够降低主轴轴芯的发热量，可以较好的解决主轴轴芯因电机转子发热产生的热变形问题。

2.不同于现有电主轴热管冷却技术，本发明在热管的安装位置及方式上做了改进，将热管装置插入紧贴于电机定子外壁的热管基座上，热管冷凝端可以同时穿过前后轴承组件，能够较大程度上吸收轴承及电机定子产生的热量，在散热腔室内的热管蒸发端设有散热片，可以加快蒸发端热量的散发，提高热管的工作效率，能够将主轴内部产生的热量及时有效的散发出去。

3.本发明采用无机热管冷却，相比普通热管，无机热管冷却反应迅速，传热效率高，可靠性较高。