專利名稱：多種類型軸承混合支承的超高速電主軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種機電工程領(lǐng)域中的超高速電主軸，特別是一種多種類型軸承混合支承超高速電主軸。
背景技術(shù)：
高速電主軸是將驅(qū)動電機內(nèi)裝，以實現(xiàn)高速度、高精度和高效率等功能的機電一體化的動力部件。目前電主軸的支承系統(tǒng)一般采用同一類型的軸承，因此電主軸的結(jié)構(gòu)主要有滾動軸承支承的電主軸、流體潤滑軸承支承的電主軸、磁懸浮軸承支承的電主軸和其它軸承支承的電主軸。這些同一類型軸承支承的電主軸結(jié)構(gòu)簡單，可以實現(xiàn)簡單高速或簡單重載的要求，但是，對于既要求達到很高轉(zhuǎn)速和具有高的回轉(zhuǎn)精度，又需要承受很大軸向載荷的應(yīng)用場合，則會導(dǎo)致同一類型軸承支承的電主軸出現(xiàn)以下結(jié)果(1)要么僅能夠滿足高轉(zhuǎn)速、高精度的要求，要么僅能夠滿足承受大軸向載荷的要求，但無法同時兼顧和達到這兩方面的要求；(2)如果勉強兼顧兩方面的要求，則要么犧牲軸承的使用壽命(很短時間內(nèi)軸承失效)，要么降低轉(zhuǎn)速、精度等方面的要求，并且使得電主軸的結(jié)構(gòu)龐大、復(fù)雜。
因而需要開發(fā)一種新型高速電主軸，實現(xiàn)既能夠承受很大的軸向載荷，達到超高轉(zhuǎn)速、高精度的功能，同時又能夠在軸承的正常工作條件要求范圍之內(nèi)，實現(xiàn)高可靠性、長壽命的運行。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是為了克服目前同一類型軸承支承電主軸應(yīng)用的局限性，提供一種多種類型軸承混合支承的超高速電主軸，體現(xiàn)超高速度、高精度、大軸向承載能力和長壽命、結(jié)構(gòu)緊湊、可行性強的優(yōu)點。
為達到上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案一種多種類型軸承混合支承的超高速電主軸，包括直接固定連接電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸、內(nèi)裝電機定子的電主軸外殼和轉(zhuǎn)軸支承系統(tǒng)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)軸支承系統(tǒng)采用多種類型軸承混合支承結(jié)構(gòu)以角接觸球軸承作為轉(zhuǎn)軸徑向支承軸承，而以雙向電磁推力軸承作為轉(zhuǎn)軸軸向支承軸承。
上述的以角接觸球軸承作為轉(zhuǎn)軸徑向支承軸承的安裝設(shè)置是在轉(zhuǎn)軸的前、后端部分別安裝設(shè)置兩套DB配置的角接觸球軸承。
在上述的電主軸中，有油氣或油霧潤滑通道設(shè)置于電主軸殼體的前、后端蓋內(nèi)而接通至角接觸球軸承內(nèi)腔，實現(xiàn)對該軸承進行油氣或油霧潤滑。
上述的以雙向電磁推力軸承作為轉(zhuǎn)軸軸向支承軸承的安裝設(shè)置是在轉(zhuǎn)軸固定連接的電磁軸承的轉(zhuǎn)子——推力盤的兩側(cè)安裝設(shè)置雙向電磁推力軸承的定子。
在上述的電主軸中設(shè)有液體冷卻功能，其冷卻液通道設(shè)置在電主軸殼體內(nèi)，實現(xiàn)對電主軸內(nèi)裝電機的冷卻，以最大可能地提高內(nèi)裝電機的輸出功率。
本實用新型的結(jié)構(gòu)特點是(1)針對徑向力不大但轉(zhuǎn)速高、精度高的要求，以角接觸球軸承作為徑向支承，以限制轉(zhuǎn)子系統(tǒng)除沿軸向和繞軸向運動之外的4個自由度，并采用油氣或油霧潤滑，充分發(fā)揮角接觸球軸承高速性能好、回轉(zhuǎn)精度高的特點和油氣(或油霧)潤滑技術(shù)潤滑效果好、利于提高軸承轉(zhuǎn)速的優(yōu)點，以實現(xiàn)超高速和高回轉(zhuǎn)精度，并達到較長的軸承使用壽命；(2)針對大軸向外載荷的要求，采用承載能大、載荷可調(diào)、并具有非接觸特點的雙向電磁推力軸承作為電主軸的軸向支承，約束轉(zhuǎn)子沿軸向移動的自由度，承受全部軸向外載荷，并可實現(xiàn)電主軸的長壽命運行。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有以下實質(zhì)性特點和技術(shù)進步(1)電主軸的轉(zhuǎn)速高、回轉(zhuǎn)精度高；(2)電主軸在超高速情況下具有很大的軸向承載能力；(3)電主軸軸承運行可靠、使用壽命長；(4)綜合發(fā)揮滾動軸承和磁懸浮軸承各自的優(yōu)點，克服了單一類型軸承的局限性；(5)電主軸在簡單的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上能夠滿足超高轉(zhuǎn)速、高精度、大軸向承載能力和長壽命運行的功能要求。


圖1是本實用新型一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1示例中轉(zhuǎn)軸支承系統(tǒng)原理圖。
具體實施方式
本實用新型的一個優(yōu)選實施例是參見圖1，本多種類型軸承混合支承的超高速電主軸，包含有直接固定連接電機轉(zhuǎn)子8的轉(zhuǎn)軸1、內(nèi)裝電機定子7的電主軸殼體6和轉(zhuǎn)軸支承系統(tǒng)。轉(zhuǎn)軸支承系統(tǒng)采用多種類型軸承混合支承結(jié)構(gòu)，以角接觸球軸承5、12作為轉(zhuǎn)軸的前、后端徑向支承軸承，而以雙向電磁推力軸承10、11作為轉(zhuǎn)軸的軸向支承軸承。
上述的以角接觸軸承作為轉(zhuǎn)軸徑向支承軸承的安裝設(shè)置是在轉(zhuǎn)軸1的前、后端部分別安裝設(shè)置兩套DB配置的角接觸球軸承5、12。前端的兩套角接觸球軸承5的內(nèi)圈裝在轉(zhuǎn)軸1的前端，由前螺帽2對其壓緊定位，其外圈嵌在電主軸外殼6前端的端蓋3的內(nèi)孔中，外圈在端蓋3內(nèi)可軸向移動；后端的兩套角接觸球軸承12的內(nèi)圈裝在轉(zhuǎn)軸1的后端，由后螺帽15對其壓緊定位，其外圈嵌裝在電主軸殼體6后端的端蓋13的內(nèi)孔中，并且也可進行軸向移動。油氣或油霧的通道4、14設(shè)置于電主軸殼體6的前、后端蓋3和13內(nèi)而接通至角接觸球軸承5、12內(nèi)腔，實現(xiàn)對軸承進行油氣或油霧潤滑。
上述的以電磁軸承作為轉(zhuǎn)軸軸向支承軸承的安裝設(shè)置是在轉(zhuǎn)軸1固定連接的電磁軸承的轉(zhuǎn)子——推力盤10的兩側(cè)安裝設(shè)置雙向電磁推力軸承的定子11。
在上述的電主軸中，設(shè)有液體冷卻功能，其冷卻液通道9設(shè)置在電主軸殼體6內(nèi)，實現(xiàn)對電主軸內(nèi)裝電機定子7進行冷卻。
其轉(zhuǎn)軸的支承系統(tǒng)原理參見圖2，轉(zhuǎn)軸1沿x、y軸方向移動和繞x、y軸方向轉(zhuǎn)動的4個自由度由電主軸的前、后端徑向支承軸承5和12進行約束，沿轉(zhuǎn)子軸線z方向移動的自由度由雙向磁懸浮推力軸承10、11加以限制。前、后端徑向支承的滾動軸承為高速性能好、回轉(zhuǎn)精度高的角接觸球軸承(又稱主軸軸承)，并采用油霧或油氣潤滑，以提高軸承的速度參數(shù)dmn(軸承中徑dm和轉(zhuǎn)速n的乘積)值和使用壽命；軸向的磁懸浮軸承10、11為非接觸的雙向推力電磁軸承，承載能力強、無摩擦和磨損。在工作過程中，前、后端徑向軸承可以在前、后端蓋內(nèi)孔內(nèi)進行軸向移動，不承受外部軸向工作載荷，因此可以在超高轉(zhuǎn)速、高精度情況下達到很長的壽命；雙向推力電磁軸承10、11承受全部的外部軸向工作載荷Fa，由于非接觸的特點，電磁軸承在大載荷作用下，無摩擦磨損發(fā)生，效率高、壽命長。
權(quán)利要求1.一種多種類型軸承混合支承的超高速電主軸，包括直接固定連接電機轉(zhuǎn)子(8)的轉(zhuǎn)軸(1)、內(nèi)裝電機定子(7)的電主軸殼體(6)和轉(zhuǎn)軸支承系統(tǒng)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)軸支承系統(tǒng)采用多種類型軸承混合支承結(jié)構(gòu)，以角接觸球軸承(5、12)作為轉(zhuǎn)軸徑向支承軸承，而以雙向電磁推力軸承(10、11)作為轉(zhuǎn)軸的軸向支承軸承。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多種類型軸承混合支承的超高速電主軸，其特征在于所述的以角接觸球軸承作為轉(zhuǎn)軸徑向支承軸承的安裝設(shè)置是在轉(zhuǎn)軸(1)的前、后端部分別安裝設(shè)置兩套DB配置的角接觸球軸承(5、12)，軸承可以在前、后端蓋(3、13)內(nèi)孔內(nèi)軸向移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多種類型軸承混合支承的超高速電主軸，其特征在于有油氣或油霧功能，其油氣或油霧潤滑通道(4、14)設(shè)置于電主軸殼體(6)的前、后端蓋(3、13)內(nèi)而接通至角接觸球軸承(5、12)內(nèi)腔，實現(xiàn)對該軸承進行油氣或油霧潤滑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多種類型軸承混合支承的超高速電主軸，其特征在于所述的以雙向電磁推力軸承作為轉(zhuǎn)軸軸向支承軸承的安裝設(shè)置是在轉(zhuǎn)軸(1)固定連接的電磁軸承的轉(zhuǎn)子——推力盤(10)的兩側(cè)安裝設(shè)置雙向電磁推力軸承的定子(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多種類型軸承混合支承的超高速電主軸，其特征在于有液體冷卻功能，其冷卻通道(9)設(shè)置在電主軸殼體(6)內(nèi)，實現(xiàn)對電主軸的冷卻。
專利摘要本實用新型公開了一種多種類型軸承混合支承的超高速電主軸。它由支承系統(tǒng)、內(nèi)裝電機、殼體和轉(zhuǎn)軸等部件組成，其中電主軸的支承系統(tǒng)由滾動軸承、磁懸浮軸承兩種類型的軸承共同組成。多種類型軸承混合支承的超高速電主軸的特征在于利用高速性能好、回轉(zhuǎn)精度高的角接觸球軸承作為徑向支承軸承，而將承載能力大、無摩擦磨損的雙向推力電磁軸承作為軸向支承軸承，并采用電主軸結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)超高轉(zhuǎn)速、高精度和大軸向承載能力的功能。優(yōu)點超高速度、高精度、大軸向承載能力；運行可靠、軸承使用壽命長；電主軸結(jié)構(gòu)緊湊、效率高，可行性強。
文檔編號H02K7/08GK2899251SQ200620040640
公開日2007年5月9日 申請日期2006年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月30日
發(fā)明者李松生, 陳曉陽, 張鋼 申請人:上海大學(xué)