專利名稱：一種高速電主軸的綜合冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于高速電主軸的一種冷卻裝置，尤其是一種將半導(dǎo)體制冷技術(shù)運(yùn)用到高速電主軸系統(tǒng)冷卻的裝置。
背景技術(shù)：
高速電主軸主要包括主軸外殼、轉(zhuǎn)子軸、定子部件和轉(zhuǎn)子部件，常應(yīng)用于高轉(zhuǎn)速、 高精度的加工制造中。由于電主軸將電機(jī)集成在其內(nèi)部，使其增加了一個(gè)較大的發(fā)熱源。電機(jī)的發(fā)熱主要有定子的銅耗發(fā)熱及轉(zhuǎn)子的鐵損發(fā)熱，其定子繞組的發(fā)熱占電機(jī)總發(fā)熱量的三分之二以上。另外，電機(jī)轉(zhuǎn)子在主軸殼體內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，攪動(dòng)內(nèi)腔中的空氣也會(huì)發(fā)熱。如不及時(shí)進(jìn)行冷卻，將會(huì)使機(jī)械系統(tǒng)發(fā)熱變形，從而影響其精度?，F(xiàn)階段高速電主軸多采用水冷方式進(jìn)行冷卻。水冷方式主要采用水套結(jié)構(gòu)，水套與主軸外殼之間設(shè)置有水道，水道有螺旋水道和直水道兩種，利用流動(dòng)在水道內(nèi)的冷卻水對(duì)高速電主軸系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。具有一定壓力和流量的循環(huán)冷卻水在外殼的一端流入，另一端流出。有資料顯示，電主軸的中間部位發(fā)熱量最大。在冷卻水流動(dòng)的過(guò)程中，水溫逐漸升高，進(jìn)而與主軸外殼的溫差將會(huì)越來(lái)越小，因此冷卻效果也會(huì)越來(lái)越差，同時(shí)也造成了兩端的溫度分布不均。另外，水的比熱容較大，其冷卻速度也較慢，冷卻效果不好。半導(dǎo)體制冷又稱熱電制冷或溫差制冷，具有非常好的熱電轉(zhuǎn)換特性。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 尺寸小，制冷片由熱電堆和導(dǎo)線組成，無(wú)任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，噪音低，無(wú)磨損，壽命長(zhǎng)；具有較高的可靠性和良好的可維修性。制冷溫度和速度可以通過(guò)改變工作電流和電壓大小在規(guī)定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，制冷量可以在毫瓦和千瓦級(jí)之間變化，制冷溫差可達(dá)20度到150度。半導(dǎo)體技術(shù)雖然具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，但現(xiàn)有技術(shù)中并未發(fā)現(xiàn)將半導(dǎo)體制冷技術(shù)應(yīng)用于高速電主軸系統(tǒng)的報(bào)道。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的任務(wù)在于解決現(xiàn)有技術(shù)中高速電主軸的冷卻裝置所存在的技術(shù)缺陷，提供一種高速電主軸的綜合冷卻裝置。其技術(shù)解決方案是一種高速電主軸的綜合冷卻裝置，包括套置在主軸外殼上的密封水套、開(kāi)設(shè)在主軸外殼的螺旋式水道與冷卻水循環(huán)系統(tǒng)；螺旋式水道在主軸外殼的一端設(shè)置有水道進(jìn)水口，在主軸外殼的另一端設(shè)置有水道出水口，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的供水管路連接水道進(jìn)水口 ； 還包括半導(dǎo)體制冷片及水冷散熱管，水冷散熱管包括冷卻管與儲(chǔ)熱部，冷卻管的一端為冷卻管入水口，另一端為冷卻管出水口，半導(dǎo)體制冷片的冷端與主軸外殼的中央部位接觸，熱端與水冷散熱管的儲(chǔ)熱部接觸；上述水道出水口連接冷卻管入水口，冷卻管出水口連接冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的回水管路。上述半導(dǎo)體制冷片有兩塊或兩塊以上，在主軸外殼的中央部位的周向上均勻分布。[0010]上述水冷散熱管的儲(chǔ)熱部穿經(jīng)密封水套開(kāi)設(shè)的安裝孔，半導(dǎo)體制冷片安裝在主軸外殼的座孔內(nèi)，半導(dǎo)體制冷片的冷端朝向主軸外殼一側(cè)，熱端朝向水套一側(cè)并與儲(chǔ)熱部的端面接觸，密封水套與儲(chǔ)熱部之間進(jìn)行密封連接固定。上述冷卻管內(nèi)設(shè)置有管柵。本實(shí)用新型具有以下技術(shù)效果本實(shí)用新型對(duì)電主軸的中間部位采取半導(dǎo)體制冷片等進(jìn)行強(qiáng)化冷卻。由于半導(dǎo)體制冷片接通直流電流后就會(huì)產(chǎn)生能量的轉(zhuǎn)移，形成溫差較大的冷端和熱端，因此其工作時(shí)相當(dāng)于一個(gè)熱泵，直接從主軸外殼中吸收熱量運(yùn)送到水冷散熱管，熱量轉(zhuǎn)移的速度快、效率高。同時(shí)，螺旋式水道中的冷卻水，由于減少了中間部位較大的熱源，整個(gè)行程中溫升的速度降低，冷卻的效果隨之提高。本實(shí)用新型是高速電主軸較為理想的綜合冷卻裝置。
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明


圖1為本實(shí)用新型一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)原理示意圖，主要示出了主軸外殼部分。圖2示出了本實(shí)用新型中的水冷散熱管，為一種剖示狀態(tài)。圖3示出了上述方式中的水冷散熱管、半導(dǎo)體制冷片及主軸外殼之間的裝配位置關(guān)系，為一種斷面狀態(tài)。
具體實(shí)施方式
結(jié)合
圖1、圖2及圖3，一種高速電主軸的綜合冷卻裝置，包括套置在主軸外殼3上的密封水套(未示出)、開(kāi)設(shè)在主軸外殼3的螺旋式水道1與冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。螺旋式水道 1由設(shè)置在主軸外殼左右兩側(cè)的兩段螺旋狀水道組成，并在中間聯(lián)通為一條水道，在主軸外殼的一端設(shè)置有水道進(jìn)水口，在主軸外殼的另一端設(shè)置有水道出水口，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的供水管路連接水道進(jìn)水口。上述綜合冷卻裝置還包括半導(dǎo)體制冷片7及水冷散熱管5，水冷散熱管5包括冷卻管與儲(chǔ)熱部8，冷卻管內(nèi)設(shè)置有管柵6，冷卻管的一端為冷卻管入水口 4， 另一端為冷卻管出水口，半導(dǎo)體制冷片7的冷端與主軸外殼3的中央部位接觸，熱端與水冷散熱管的儲(chǔ)熱部8接觸。上述螺旋式水道1的水道出水口連接冷卻管入水口 4，冷卻管出水口連接冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的回水管路。上述半導(dǎo)體制冷片7有兩塊、三塊或四塊等，優(yōu)選為四塊，在主軸外殼的中央部位周向均勻分布。上述水冷散熱管的儲(chǔ)熱部穿經(jīng)密封水套開(kāi)設(shè)的安裝孔，半導(dǎo)體制冷片7安裝在主軸外殼的座孔2內(nèi)，半導(dǎo)體制冷片的冷端朝向主軸外殼一側(cè)，熱端朝向水套一側(cè)并與儲(chǔ)熱部的端面接觸，密封水套與儲(chǔ)熱部之間進(jìn)行密封連接固定。上述主軸外殼，亦即冷卻的基體，外殼的兩端加工出小角度的錐面，用于放置密封墊圈。主軸外殼的中間部位沿周向設(shè)有四塊半導(dǎo)體制冷片的座孔。上述密封水套與外殼密封配合，密封水套采用強(qiáng)度一定的有機(jī)材料，在對(duì)應(yīng)的位置加工進(jìn)、出水口和四個(gè)安裝孔。上述方式中，半導(dǎo)體制冷片可采用12V直流電源供電，內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)以產(chǎn)生熱量的轉(zhuǎn)移，形成冷端和熱端。其冷端與錠子的外殼即主軸外殼接觸，熱端與水冷散熱管的儲(chǔ)熱部接觸。上述水冷散熱管用來(lái)冷卻半導(dǎo)體制冷片的熱端，冷卻管和其中的管柵接觸冷卻水，儲(chǔ)熱部從半導(dǎo)體制冷片的熱端吸收熱量，傳遞給冷卻水隨之帶走。由以上陳述可知，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、螺旋式水道、水冷散熱管順序連接，半導(dǎo)體制冷片的介入用來(lái)增大冷卻水和系統(tǒng)之間的溫差。上述方式中未述及的技術(shù)內(nèi)容采取或借鑒已有技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)。需要說(shuō)明的是，在本說(shuō)明書(shū)的教導(dǎo)下本領(lǐng)域技術(shù)人員還可作出多種容易聯(lián)想到的變化，諸如等同變化方式，或明顯變形方式，這些變化均應(yīng)在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種高速電主軸的綜合冷卻裝置，包括套置在主軸外殼上的密封水套、開(kāi)設(shè)在主軸外殼的螺旋式水道與冷卻水循環(huán)系統(tǒng)；螺旋式水道在主軸外殼的一端設(shè)置有水道進(jìn)水口， 在主軸外殼的另一端設(shè)置有水道出水口，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的供水管路連接水道進(jìn)水口 ；其特征在于還包括半導(dǎo)體制冷片及水冷散熱管，水冷散熱管包括冷卻管與儲(chǔ)熱部，冷卻管的一端為冷卻管入水口，另一端為冷卻管出水口，半導(dǎo)體制冷片的冷端與主軸外殼的中央部位接觸，熱端與水冷散熱管的儲(chǔ)熱部接觸；上述水道出水口連接冷卻管入水口，冷卻管出水口連接冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的回水管路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速電主軸的綜合冷卻裝置，其特征在于所述半導(dǎo)體制冷片有兩塊或兩塊以上，在主軸外殼的中央部位的周向上均勻分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速電主軸的綜合冷卻裝置，其特征在于所述水冷散熱管的儲(chǔ)熱部穿經(jīng)密封水套開(kāi)設(shè)的安裝孔，半導(dǎo)體制冷片安裝在主軸外殼的座孔內(nèi)，半導(dǎo)體制冷片的冷端朝向主軸外殼一側(cè)，熱端朝向水套一側(cè)并與儲(chǔ)熱部的端面接觸，密封水套與儲(chǔ)熱部之間進(jìn)行密封連接固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速電主軸的綜合冷卻裝置，其特征在于所述冷卻管內(nèi)設(shè)置有管柵。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種高速電主軸的綜合冷卻裝置，包括套置在主軸外殼上的密封水套、開(kāi)設(shè)在主軸外殼的螺旋式水道與冷卻水循環(huán)系統(tǒng)；螺旋式水道在主軸外殼的一端設(shè)置有水道進(jìn)水口，在主軸外殼的另一端設(shè)置有水道出水口，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的供水管路連接水道進(jìn)水口；特征是還包括半導(dǎo)體制冷片及水冷散熱管，水冷散熱管包括冷卻管與儲(chǔ)熱部，冷卻管的一端為冷卻管入水口，另一端為冷卻管出水口，半導(dǎo)體制冷片的冷端與主軸外殼的中央部位接觸，熱端與水冷散熱管的儲(chǔ)熱部接觸；上述水道出水口連接冷卻管入水口，冷卻管出水口連接冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的回水管路。本實(shí)用新型是高速電主軸較為理想的綜合冷卻裝置。
文檔編號(hào)B23Q11/12GK202106240SQ20112016001
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者丁淑輝, 劉子杰, 劉梅, 張學(xué)剛, 武偉, 王文龍, 胡修坤, 鐘佩思 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)