[发明专利]具有交流感应电机的机加工心轴及用于这种心轴的轴

说明书

一种用于具有交流感应电机(4)的机加工心轴(1)的机加工心轴的轴(1b)，所述交流感应电机用于相对于心轴(1)的主体(1a)旋转地驱动所述轴。所述轴包括用于保持工具(D)的工具保持器(2)并且包括用于交流感应电机的转子，且所述转子包括绕组(42)，所述绕组包括嵌入到所述轴的材料中的传导部分(42a，42b)，并且所述轴还包括固位套筒(5)，所述套筒设置在至少一部分绕组上方，用于将传导部分保持就位，抵抗在使用中轴旋转期间的加热和/或离心影响。

本发明涉及包括交流感应电机的机加工心轴，该交流感应电机用于相对于心轴的主体旋转地驱动心轴的轴。本发明还涉及用于这种心轴的轴。

已知为高速机加工工艺提供心轴，诸如空气轴承心轴，其中使用交流感应电机旋转地驱动心轴的轴。例如通过合适的空气轴承，这种心轴可以允许以高转速旋转地驱动轴和承载的工具。例如，一些这种心轴可以能够以200,000rpm或300,000rpm或甚至高于此运行。

使用这种心轴的一个领域是印刷电路板(PCB)钻孔领域，其中高旋转速度是重要的，以允许非常小的孔的钻孔。精确布线是另一个示例领域，其中可以使用这种机加工心轴并且这样机加工心轴以高速运行。在其他另外的领域之中，这种机加工心轴可以使用在研磨机器、铣削机器等中。

在一些这种心轴中，通过将驱动绕组设置作为心轴的主体中的定子，并且提供嵌入到轴的材料中的传导部分来充当感应转子的绕组，从而形成交流感应电机。这种传导部分可以被布置为鼠笼式转子。

电镀技术可以用于在轴上提供传导部分，从而形成转子。具体地，适当的槽可以被机加工或成型到轴的材料中，并且传导部分(例如铜)沉积(例如电镀)到这些槽中，以形成传导部分。

这可以提供传导部分对于轴非常良好的附着力，从而经受得住高的旋转速度的运行。

然而，申请人已经确定，在高的旋转速度下，甚至材料被电镀到轴上的情况下，也会存在传导部分自身的故障或由于加热和/或离心影响造成的传导部分和轴的材料之间的附着力的破坏。

即便如此，当考虑用于意在以高的旋转速度和高精度使用的这种感应电机的设计和运行时，例如高速PCB钻孔和精确布线，期望保持感应转子和定子之间的间隙尽可能小，以便实现电机以及因此总体上机加工心轴的足够的扭矩性能。

因此，存在关于如何改善感应电机转子对于高速旋转的影响的抵抗力、同时不损害感应电机本身的性能的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于具有交流感应电机的机加工心轴的机加工心轴的轴，所述交流感应电机用于相对于心轴的主体旋转地驱动所述轴，其中，所述轴包括用于交流感应电机的转子，且所述转子包括绕组，所述绕组包括嵌入到所述轴的材料中的传导部分，并且所述轴还包括固位套筒，所述套筒设置在至少一部分绕组上方，用于将传导部分保持就位，以抵抗在使用中的轴的旋转期间的加热和/或离心影响。

根据本发明的另一个方面，提供了一种机加工心轴，其包括一个轴、一个主体和用于相对于心轴的主体旋转地驱动所述轴的交流感应电机，所述电机具有定子和转子，其中所述主体包括定子，且所述轴包括转子，其中所述转子包括绕组，所述绕组包括嵌入到所述轴的材料中的传导部分，且所述轴还包括固位套筒，所述套筒设置在至少一部分绕组上方，用于将传导部分保持就位，以抵抗在使用中的轴的旋转期间的加热和/或离心影响。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造用于具有交流感应电机的机加工心轴的机加工心轴的轴的方法，所述交流感应电机用于相对于心轴的主体旋转地驱动所述轴，其中，所述轴包括用于交流感应电机的转子，且所述转子包括绕组，所述绕组包括嵌入到所述轴的材料中的传导部分，并且所述轴还包括固位套筒，所述套筒设置在至少一部分绕组上方，用于将传导部分保持就位，以抵抗在使用中的轴的旋转期间的加热和/或离心影响，所述方法包括以下步骤：

将所述传导部分嵌入到所述轴的材料中，以创建绕组；以及

在所述绕组上方设置固位套筒。