本發(fā)明涉及電主軸，尤其涉及一種電主軸。

背景技術(shù)：

1、電主軸具有內(nèi)置電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸“合二為一”的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)模式，它更能適應(yīng)高速、高精度旋轉(zhuǎn)，同時(shí)振動(dòng)量小，進(jìn)而滿足模具數(shù)控機(jī)床進(jìn)行精密加工、高速切削的實(shí)際需要。電主軸在實(shí)際零件加工中需要拉刀機(jī)構(gòu)夾緊刀具進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，刀具的圓跳動(dòng)對(duì)機(jī)床主軸的加工精度起著重要作用。行業(yè)中刀具的圓跳動(dòng)反饋著主軸整機(jī)精度的好壞，最終體現(xiàn)在檢棒精度上，然而主軸整機(jī)高精度跳動(dòng)對(duì)主軸裝配工和零件自身的公差等級(jí)要求極其嚴(yán)格，通常很難達(dá)到需求的幾何精度表現(xiàn)。

2、國內(nèi)傳統(tǒng)的常規(guī)電主軸都是電機(jī)和外部驅(qū)動(dòng)主軸，這種產(chǎn)品體積大，效率低，轉(zhuǎn)速低。國外采用感應(yīng)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)，功率因數(shù)低、效率低、體積大、功率密度低。同時(shí)采用氣浮軸承，抗沖擊能力低，只能用于pcb板等對(duì)扭矩要求不高的場(chǎng)合。因此，需要設(shè)計(jì)一種高效率的電主軸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種電主軸，解決現(xiàn)有電主軸功率密度低和抗沖擊能力低的技術(shù)問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種電主軸，包括主軸機(jī)構(gòu)、散熱組件和電驅(qū)組件，散熱組件設(shè)置在主軸機(jī)構(gòu)的一端，且散熱組件嵌入主軸機(jī)構(gòu)內(nèi)，電驅(qū)組件設(shè)置在散熱組件的一端，且穿過主軸機(jī)構(gòu)和散熱組件設(shè)置。

4、進(jìn)一步地，主軸機(jī)構(gòu)包括外殼、前軸承安裝座、前軸承、電機(jī)組件、轉(zhuǎn)軸、后軸承和后軸承安裝座，前軸承安裝座和后軸承安裝座分別設(shè)置在外殼的兩端，電機(jī)組件設(shè)置在外殼的內(nèi)部，前軸承設(shè)置在前軸承安裝座內(nèi)，后軸承設(shè)置在后軸承安裝座內(nèi)，轉(zhuǎn)軸穿過電機(jī)組件的內(nèi)部，兩端分別設(shè)置在前軸承和后軸承上。

5、進(jìn)一步地，電機(jī)組件包括定子組件、轉(zhuǎn)子組件和護(hù)套，定子組件設(shè)置在轉(zhuǎn)子組件的外側(cè)，護(hù)套設(shè)置在定子組件與轉(zhuǎn)子組件之間，轉(zhuǎn)軸設(shè)置在轉(zhuǎn)子組件的內(nèi)部。

6、進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有編碼器，轉(zhuǎn)軸為空心轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸的前端設(shè)置有夾頭組件。

7、進(jìn)一步地，護(hù)套為碳纖維護(hù)套，前軸承和后軸承均是使用磁浮軸承。

8、進(jìn)一步地，散熱組件包括散熱箱和冷卻結(jié)構(gòu)，散熱箱設(shè)置在冷卻結(jié)構(gòu)的兩端，冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)置在定子組件的殼體內(nèi)。

9、進(jìn)一步地，冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)置為z字形環(huán)形水套冷卻結(jié)構(gòu)，水套冷卻結(jié)構(gòu)與散熱箱連接，將電機(jī)的平均溫度保持在60攝氏度以下。

10、進(jìn)一步地，電驅(qū)組件包括后座、氣缸動(dòng)力件、動(dòng)力環(huán)、安裝座、推動(dòng)桿釋放機(jī)構(gòu)和推動(dòng)桿，動(dòng)力環(huán)設(shè)置在氣缸動(dòng)力件上，推動(dòng)桿釋放機(jī)構(gòu)與動(dòng)力環(huán)和推動(dòng)桿連接，推動(dòng)桿一端設(shè)置在動(dòng)力環(huán)上，安裝座設(shè)置在氣缸動(dòng)力件的后端，后座設(shè)置在散熱組件上，推動(dòng)桿釋放機(jī)構(gòu)設(shè)置在后座上，推動(dòng)桿穿過后座，并設(shè)置在轉(zhuǎn)軸內(nèi)。

11、進(jìn)一步地，電主軸在設(shè)計(jì)時(shí)，采用若干個(gè)物理場(chǎng)聯(lián)合仿真設(shè)計(jì)，包括電磁設(shè)計(jì)、散熱設(shè)計(jì)和機(jī)械力學(xué)仿真設(shè)計(jì)，同時(shí)利用諧波削極和諧波注入的方法，提高永磁電機(jī)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩密度。

12、本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)方案，具有以下有益效果：

13、本發(fā)明的電主軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩都得到大大的提高，額定轉(zhuǎn)速達(dá)到了150000rpm，持續(xù)轉(zhuǎn)矩得到0.1273nm，通過鐵耗精細(xì)化分析，優(yōu)化尺寸，從而提高電主軸效率，充分考慮電機(jī)與控制器的耦合關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)高速精密動(dòng)態(tài)控制，并且提升電機(jī)系統(tǒng)整體的效率，電機(jī)效率更高，調(diào)速范圍更寬，性能更好。

技術(shù)特征：

1.一種電主軸，其特征在于：包括主軸機(jī)構(gòu)、散熱組件和電驅(qū)組件，散熱組件設(shè)置在主軸機(jī)構(gòu)的一端，且散熱組件嵌入主軸機(jī)構(gòu)內(nèi)，電驅(qū)組件設(shè)置在散熱組件的一端，且穿過主軸機(jī)構(gòu)和散熱組件設(shè)置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電主軸，其特征在于：主軸機(jī)構(gòu)包括外殼(1)、前軸承安裝座(2)、前軸承(3)、電機(jī)組件、轉(zhuǎn)軸(5)、后軸承(11)和后軸承安裝座(12)，前軸承安裝座(2)和后軸承安裝座(12)分別設(shè)置在外殼(1)的兩端，電機(jī)組件設(shè)置在外殼(1)的內(nèi)部，前軸承(3)設(shè)置在前軸承安裝座(2)內(nèi)，后軸承(11)設(shè)置在后軸承安裝座(12)內(nèi)，轉(zhuǎn)軸(5)穿過電機(jī)組件的內(nèi)部，兩端分別設(shè)置在前軸承(3)和后軸承(11)上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電主軸，其特征在于：電機(jī)組件包括定子組件(7)、轉(zhuǎn)子組件(8)和護(hù)套(6)，定子組件(7)設(shè)置在轉(zhuǎn)子組件(8)的外側(cè)，護(hù)套(6)設(shè)置在定子組件(7)與轉(zhuǎn)子組件(8)之間，轉(zhuǎn)軸(5)設(shè)置在轉(zhuǎn)子組件(8)的內(nèi)部。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電主軸，其特征在于：轉(zhuǎn)軸(5)上設(shè)置有編碼器(10)，轉(zhuǎn)軸(5)為空心轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸(5)的前端設(shè)置有夾頭組件(4)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電主軸，其特征在于：護(hù)套(6)為碳纖維護(hù)套，前軸承(3)和后軸承(11)均是使用磁浮軸承。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電主軸，其特征在于：散熱組件包括散熱箱(9)和冷卻結(jié)構(gòu)，散熱箱(9)設(shè)置在冷卻結(jié)構(gòu)的兩端，冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)置在定子組件(7)的殼體內(nèi)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電主軸，其特征在于：冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)置為z字形環(huán)形水套冷卻結(jié)構(gòu)，水套冷卻結(jié)構(gòu)與散熱箱(9)連接，將電機(jī)的平均溫度保持在60攝氏度以下。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電主軸，其特征在于：電驅(qū)組件包括后座(13)、氣缸動(dòng)力件(14)、動(dòng)力環(huán)(15)、安裝座(16)、推動(dòng)桿釋放機(jī)構(gòu)(17)和推動(dòng)桿(18)，動(dòng)力環(huán)(15)設(shè)置在氣缸動(dòng)力件(14)上，推動(dòng)桿釋放機(jī)構(gòu)(17)與動(dòng)力環(huán)(15)和推動(dòng)桿(18)連接，推動(dòng)桿(18)一端設(shè)置在動(dòng)力環(huán)(15)上，安裝座(16)設(shè)置在氣缸動(dòng)力件(14)的后端，后座(13)設(shè)置在散熱組件上，推動(dòng)桿釋放機(jī)構(gòu)(17)設(shè)置在后座(13)上，推動(dòng)桿(18)穿過后座(13)，并設(shè)置在轉(zhuǎn)軸(5)內(nèi)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電主軸，其特征在于：電主軸在設(shè)計(jì)時(shí)，采用若干個(gè)物理場(chǎng)聯(lián)合仿真設(shè)計(jì)，包括電磁設(shè)計(jì)、散熱設(shè)計(jì)和機(jī)械力學(xué)仿真設(shè)計(jì)，同時(shí)利用諧波削極和諧波注入的方法，提高永磁電機(jī)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩密度。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種電主軸，屬于電主軸技術(shù)領(lǐng)域，包括主軸機(jī)構(gòu)、散熱組件和電驅(qū)組件，散熱組件設(shè)置在主軸機(jī)構(gòu)的一端，且散熱組件嵌入主軸機(jī)構(gòu)內(nèi)，電驅(qū)組件設(shè)置在散熱組件的一端，且穿過主軸機(jī)構(gòu)和散熱組件設(shè)置。本發(fā)明的電主軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩都得到大大的提高，額定轉(zhuǎn)速達(dá)到了150000rpm，持續(xù)轉(zhuǎn)矩得到0.1273Nm，通過鐵耗精細(xì)化分析，優(yōu)化尺寸，從而提高電主軸效率，充分考慮電機(jī)與控制器的耦合關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)高速精密動(dòng)態(tài)控制，并且提升電機(jī)系統(tǒng)整體的效率，電機(jī)效率更高，調(diào)速范圍更寬，性能更好。

技術(shù)研發(fā)人員：郭平輝,武新章,潘建臣,李瀟波,童雨斌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江超精電機(jī)科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15