利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2020113092670
申请人: 上海第二工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种电主轴散热装置,其特征在于:所述电主轴散热装置包括:

电主轴线圈散热装置、轴承散热装置、热交换器、节流阀;

电主轴线圈散热装置包括第一散热配流盘、第一导流板、第二导流板,两导流板沿两条平行的螺旋线分布,二者构成正反流向的两个流道;

轴承散热装置包括散热配流盘,散热配流盘的上方沿圆周方向被隔热板均匀分成若干独立空间用于对轴承不同发热部位进行精准散热;

热交换器包括制冷室、制热室以及鳍片,用于将恒温制冷液、恒温制热液、电主轴水冷液三者隔离同时进行热交换;

节流阀由伺服电机控制其开口大小,以限制恒温制冷液、恒温制热液的流量;

所述轴承散热装置包括第三密封圈(61)、第九引流腔(62)、第二散热配流盘(63)、轴承(64)、第十引流腔(65)、第四密封圈(66)、第三散热配流盘(67)、第十一引流腔(68)、第五密封圈(69)、第二引流腔室(70)、第四出水口(71)、第一密封圈限位槽(72)、液流通孔(73)、第三引流腔室(74)、第四引流腔室(75)、第二密封圈限位槽(76)、第五出水口(77)、第十一隔热板(78)、第一环形导流槽(79)、第六出水口(80)、隔流板(81)、第四进水口(82)、集中出水口(83)、第二环形导流槽(84)、第三环形导流槽(85)、第十二隔热板(86)、第二热传感器(104);

若干第二热传感器(104)嵌在第二散热配流盘(63)、第三散热配流盘(67)内圈表面,在圆周方向均布,且与轴承外圈接触;若干第二热传感器(104)应均布在每个第一环形导流槽(79)正下方,便于精准散热;

第三密封圈(61)固定在第一密封圈限位槽(72)内;所述第五密封圈(69)固定在第十一引流腔(68)限位槽内;所述第四密封圈(66)固定在第十引流腔(65)中第二密封圈限位槽(76)内;所述第九引流腔(62)内部设有第二引流腔室(70),沿其径向设置有第四出水口(71);

所述第二散热配流盘(63)两端面分别与第九引流腔(62)开有第二引流腔室(70)的端面、第十引流腔(65)开有第三引流腔室(74)的端面密封连接;所述第三散热配流盘(67)两端面分别与第十引流腔(65)开有第四引流腔室(75)的端面、第十一引流腔(68)开有引流腔室的端面密封连接;

所述第九引流腔(62)与第十一引流腔(68)结构与功能相同;所述第二散热配流盘(63)与第三散热配流盘(67)结构与功能相同;所述第三密封圈(61)、第四密封圈(66)、第五密封圈(69)型号相同;第十引流腔(65)沿径向中间位置开有若干液流通孔(73);

所述液流通孔(73)沿圆周方向均布;所述第十引流腔(65)两侧分别设有第三引流腔室(74)和第四引流腔室(75),沿其径向设置有第五出水口(77);所述第二散热配流盘(63)沿其圆周方向均布设置有若干第十一隔热板(78);若干第十一隔热板(78)与第二散热配流盘(63)两侧面构成若干第一环形导流槽(79),所述第一环形导流槽(79)下方为第十二隔热板(86),所述第十二隔热板(86)下方为第三环形导流槽(85);

所述第一环形导流槽(79)用于容纳来自热交换器的冷却液,所述第三环形导流槽(85)用于容纳循环吸热后的冷却液;流道一侧的挡板开有若干第四进水口(82);

若干隔流板(81)将第一环形导流槽(79)内部空间划分成若干流道,相邻流道液流方向不同;来自热交换器的冷却液由第一环形导流槽(79)直接进入第四进水口(82)内,经过隔流板(81)之间或隔流板(81)与第十一隔热板(78)之间形成的流道进入第六出水口(80)内;

所述沿圆周方向均布的第六出水口(80)将吸热后的冷却液引入第三环形导流槽(85)内;所述第二散热配流盘(63)两侧的集中出水口(83)将第二散热配流盘(63)两侧的第二环形导流槽(84)、第三环形导流槽(85)内吸热后的冷却液集中排出。

2.根据权利要求1所述的电主轴散热装置,其特征在于:所述电主轴线圈散热装置包括第一出水口(1)、电主轴外壳(2)、第二出水口(3)、定子线圈(4)、第一散热配流盘(5)、第一进水口(6)、第一密封圈(7)、第二进水口(8)、第二密封圈(9)、第一导流板(10)、第二导流板(11)、第一热传感器(100);

定子线圈(4)固定在第一散热配流盘(5)上,第一热传感器(100)内嵌在第一散热配流盘(5)上用于检测定子线圈(4)温度;第一散热配流盘(5)与电主轴外壳(2)配合,为防止散热液泄露,二者间隙通过第一密封圈(7)、第二密封圈(9)消除,第一密封圈(7)、第二密封圈(9)固定在第一散热配流盘(5)两端的限位槽内;

所述第一散热配流盘(5)两端轴向设有第一出水口(1)、第二出水口(3)、第一进水口(6)、第二进水口(8),第一散热配流盘(5)的外表面设有第一导流板(10)、第二导流板(11);

所述第一导流板(10)与第二导流板(11)分别在两条平行螺旋线上,第一导流板(10)与第二导流板(11)二者划分出两条流道,用于正反两个方向散热液流过。

3.根据权利要求1所述的电主轴散热装置,其特征在于:所述热交换器包括第一隔热板(12)、第一引流腔(13)、第二隔热板(14)、第二引流腔(15)、第三隔热板(16)、第三引流腔(17)、第四隔热板(18)、第四引流腔(19)、制冷室(20)、第五引流腔(21)、第五隔热板(22)、第一导流口(23)、第二导流口(24)、第三导流口(25)、第四导流口(26)、第六隔热板(27)、第三进水口(28)、第七隔热板(29)、制热室(30)、第三出水口(31)、第五导流口(32)、第六导流口(33)、第八隔热板(34)、第七导流口(35)、第八导流口(36)、第一制冷液入口(37)、第一制冷液出口(38)、加热鳍片(39)、制冷鳍片(40)、第九隔热板(41)、第三导流板(42)、第一引流腔室(43)、第十隔热板(44)、第六引流腔(101)、第七引流腔(102)、第八引流腔(103)第一制热液入口(105)、第一制热液出口(106);

第一引流腔(13)、第二引流腔(15)、第三引流腔(17)、第四引流腔(19)、第五引流腔(21)、第六引流腔(101)、第七引流腔(102)、第八引流腔(103)内部分别设置有一个第一引流腔室(43);第一导流口(23)、第二导流口(24)、第三导流口(25)、第四导流口(26)、第五导流口(32)、第六导流口(33)、第七导流口(35)、第八导流口(36)分别固定在第六引流腔(101)、第五引流腔(21)、第八引流腔(103)、第七引流腔(102)、第四引流腔(19)、第三引流腔(17)、第二引流腔(15)、第一引流腔(13)上;

所述第一引流腔(13)与第二引流腔(15)均固定在第二隔热板(14)上,同时第二隔热板(14)用于第一引流腔(13)与第二引流腔(15)之间的隔热;

所述第五引流腔(21)与第六引流腔(101)均固定在第五隔热板(22)上,同时第五隔热板(22)用于第五引流腔(21)与第六引流腔(101)之间的隔热;所述第一引流腔(13)、第二隔热板(14)、第二引流腔(15)固定在制冷室(20)一侧,第五引流腔(21)、第五隔热板(22)、第六引流腔(101)固定在制冷室(20)对称的另一侧;

所述第四引流腔(19)与第三引流腔(17)均固定在第四隔热板(18)上,同时第四隔热板(18)用于第四引流腔(19)与第三引流腔(17)之间的隔热;所述第七引流腔(102)与第八引流腔(103)均固定在第六隔热板(27)上,同时第六隔热板(27)用于第七引流腔(102)与第八引流腔(103)之间的隔热;所述第三引流腔(17)、第四隔热板(18)、第四引流腔(19)固定在制热室(30)一侧,第六隔热板(27)、第七引流腔(102)、第八引流腔(103)固定在制热室(30)对称的另一侧;

所述加热鳍片(39)固定在制热室(30)上,所述制冷鳍片(40)固定在制冷室(20)上;所述第一引流腔(13)、第二隔热板(14)、第二引流腔(15)、制冷室(20)、第五引流腔(21)、第五隔热板(22)、第一导流口(23)、第二导流口(24)、第七导流口(35)、第八导流口(36)、制冷鳍片(40)、第六引流腔(101)所构成的整体与第三引流腔(17)、第四隔热板(18)、第四引流腔(19)、第三导流口(25)、第四导流口(26)、第六隔热板(27)、制热室(30)、第五导流口(32)、第六导流口(33)、加热鳍片(39)、第七引流腔(102)、第八引流腔(103)所构成的整体仅通过第一隔热板(12)、第三隔热板(16)、第七隔热板(29)、第八隔热板(34)、第九隔热板(41)、第十隔热板(44)固定连接;

所述第三进水口(28)、第三出水口(31)分别固定在第七隔热板(29)、第八隔热板(34)上;所述制冷室(20)与制热室(30)采用上进下出的结构,即,恒温制冷液通过制冷室(20)上的若干第一制冷液入口(37)进入制冷室(20),在吸收热量后通过制冷室(20)上的若干第一制冷液出口(38)流出,同理,恒温制热液通过制热室(30)上的若干第一制热液入口(105)进入制热室(30),在释放热量后通过制热室(30)上的若干第一制热液出口(106)流出;所述制冷室(20)与制热室(30)内部空间均通过若干第三导流板(42)划分成若干流道;所述恒温制冷液由制冷室(20)一端靠近上方的第一制冷液入口(37)进入流道,在流道尽头通过制冷室(20)另一端靠近下方的第一制冷液出口(38)流出,相邻的流道中液流方向相反,此设置的目的是使沿流道方向温度分布均匀,同理制热室(30)的流道设置与液流方向与所述制冷室(20)采取的方式相同;

所述加热鳍片(39)、制冷鳍片(40)相隔一定距离固定,相互不接触,这构成了电主轴水冷液的流道;所述电主轴水冷液经第三进水口(28)进入第三进水口(28)所对应的流道,由于第九隔热板(41)一端分别与第七隔热板(29)、第八隔热板(34)固定,其另一端距离第一隔热板(12)有一段距离,故电主轴水冷液会绕过第九隔热板(41)进入第三出水口(31)所对应的流道中,并经过第三出水口(31)流出。

4.根据权利要求1所述的电主轴散热装置,其特征在于:所述节流阀包括第九导流口(45)、第十导流口(46)、节流阀外壳(47)、第一滑槽(48)、若干套筒(49)、第一定位槽(50)、第一滑杆(51)、伺服电机输出轴(52)、第一固定板(53)、伺服电机(54)、第二固定板(55)、第二滑槽(56)、钢珠(57)、第二定位槽(58)、导杆(59)、第二滑杆(60);

所述伺服电机(54)固定在第一固定板(53)一个侧面上,其另一个侧面固定有若干第一滑杆(51),若干第一滑杆(51)与若干套筒(49)一一对应且活动连接;所述若干第一滑杆(51)与若干套筒(49)相对轴向运动时,二者轴线重合;

若干套筒(49)固定在第二固定板(55)上,第二固定板(55)与节流阀外壳(47)之间通过密封连接;所述伺服电机输出轴(52)上表面以及第二固定板(55)通孔内表面加工出用螺纹密封的管螺纹,以实现第二固定板(55)与伺服电机输出轴(52)之间的密封;

用螺纹密封的管螺纹除实现密封外还实现伺服电机输出轴(52)的旋进与旋出,进而调节节流口大小,实现控制恒温制冷、制热液的流量;

所述伺服电机输出轴(52)与导杆(59)通过钢珠(57)连接;所述钢珠(57)分别与伺服电机输出轴(52)上的第一定位槽(50)、导杆(59)上的第二定位槽(58)接触,由于伺服电机输出轴(52)旋转,导杆(59)固定不动,为降低钢珠(57)与第一定位槽(50)、第二定位槽(58)间的摩擦,须使第一定位槽(50)与第二定位槽(58)的曲率小于钢珠(57)的曲率;所述导杆(59)固定有第二滑杆(60);所述第二滑杆(60)分别与第一滑槽(48)、第二滑槽(56)间隙配合,以限制导杆(59)沿其轴向转动;所述节流阀外壳(47)两端分别设置有第九导流口(45)、第十导流口(46)。