角接触球轴承和径向空气轴承共同支承的电主轴制造技术

本发明专利技术公开了一种角接触球轴承和径向空气轴承共同支承的电主轴。它包括转轴、外壳以及内装电机的定子和转子，转轴的两端部分分别由两对角接触球轴承支承于壳体内；内装电机与径向空气轴承集成，而由径向空气轴承支承转轴的中间部分。本发明专利技术在同样的电主轴尺寸和电机功率下，角接触球轴承和径向空气轴承的共同支承实现对电主轴的全支承，既提高了电主轴的承载能力和刚度，又集成了两种轴承的优点，实现电主轴的高速度和高精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机电工程领域中的电主轴，特别是一种角接触球轴承和径向空气轴承共 同支承的电主轴。背景资料随着科学技术的发展,对加工机床的要求越来越高，因而需要作为机床核心部件的电主轴 实现高速度、高精度、高刚度和高的承载能力。目前高速电主轴中已采用的轴承有空气轴承、 静压轴承、动静压轴承、磁悬浮轴承、滚动轴承等,其中径向空气轴承回转精度高、精度寿命 和使用寿命特别长；角接触球轴承精度较高、极限转速高、承载能力较强,能同时承受径向和 一个方向的轴向载荷。由于它们各自的工作机理和特点，决定了它们各自的最佳工作场合。 但在电主轴尺寸和电机功率一定的情况下，单独一种轴承的使用很难满足特定工况对电主轴 的要求。因而需要开发一种新型的电主轴，在电主轴尺寸和电机功率一定的条件下，实现对电主 轴的全支承，既可以提高电主轴的承载能力和刚度，又可以集成角接触球轴 承和径向空气轴 承的优点，实现电主轴的高速度和高精度。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服目前各种电主轴中支承轴承单独使用的局限性，提供一种角接 触球轴承和径向空气轴承共同支承的电主轴，使之结构紧凑并实现全支承，保证电主轴尺寸 和电机功率一定的条件下使电主轴集成角接触球轴承和径向空气轴承的各自优点，实现电主轴的高速度、高精度、高刚度和高的承载能力。 为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种角接触球轴承和径向空气轴承共同支承的电主轴，包括转轴、外壳以及内装电机的 定子和转子，其特征在于所述转轴的两端部分分别由两对角接触球轴承支承于外壳内；所述 内装电机与径向空气轴承集成，而由径向空气轴承支承所述转轴的中间部分。这样，使电主 轴集成角接触球轴承和径向空气轴承的各自优点，实现电主轴的高速度、高精度、高刚度和 高的承载能力。上述内装电机和径向空气轴承集成是内装电机的定子同时作为径向空气轴承的定子， 并安装于所述外壳之内，内装电机的转子同时兼作径向空气轴承的转子，固定在转轴之上成 为一体，在实现内装电机驱动电主轴功能的同时，实现了对电主轴的径向支承。上述内装电机定子，在放置绕组的槽与槽之间的铁芯上，置有双列绕圆周均布的径向进气孔和气穴等，作为径向空气轴承的定子；定子、转子在实现内装电机驱动电主轴功能的同 时，在定子进气孔内通以压缩空气，通过气穴，就在定子和转子之间的空隙中形成承载气膜， 以实现对转轴的径向支承。本专利技术的结构特点是考虑到空气轴承的特点以及电主轴内装电机的结构，使内装电机 定转子、径向空气轴承集为一体，作为径向支承，以限制电主轴转子系统除沿轴向和绕轴向 运动之外的4个自由度。考虑到角接触球轴承的特点，实现对转轴两端的径向支承和轴向支 承，以限制电主轴转子系统除绕轴旋转运动之外的5个自由度。由于内装电机和径向空气轴 承集成，因而径向空气轴承不需要另外占用电主轴的轴向空间，从而保证电主轴的尺寸和电 机功率的一定。角接触球轴承和径向空气轴承的共同支承，实现对电主轴的全支承，既提高 了电主轴的承载能力和刚度，又集成了这两种轴承的优点，实现电主轴的高速度和高精度。 同时由于径向空气轴承的存在，不仅分担角接触球轴承的一部分载荷，还减小它的摩擦等， 从而提高角接触球轴承的精度寿命。本专利技术与现有技术相比较，具有以下实质性的特点和技术进步(1) 实现了电主轴内装电机和径向空气轴承的集成，使径向空气轴承不另外占用电主轴 的轴向空间；(2) 实现角接触球轴承和径向空气轴承的共同支承；(3) 在电主轴尺寸和电机功率一定的情况下，集成了角接触球轴承和径向空气轴承的各 自优点；(4) 实现对电主轴的全支承，既提高了电主轴的承载能力和刚度，又使电主轴达到高速 度和高精度；(5) 角接触球轴承和径向空气轴承的共同支承，提高角接触球轴承的精度寿命。 附图说明图1是本专利技术的一个实施例的结构示意图。图2是本专利技术中电机定转子与径向空气轴承集成的结构示意图(即图3中B-B处剖面图)。 图3是图2中A-A处的剖面图。 具体实施例方式本专利技术的一个优选实施例是参见图1，本角接触球轴承和径向空气轴承共同支承的电主轴，包含有兼作内装电机定转子和径向空气轴承定转子的定子12、转子7、外壳4、转轴1、 角接触球轴承5、前盖2、后盖15等部件。转轴径向支承系统采用兼作内装电机定转子的径 向空气轴承7、 12和角接触球轴承5的支承结构，同时角接触球轴承5也作为转轴的轴向支 承轴承，其中径向空气轴承7、 12和角接触球轴承5分别实行对转轴中间部分和两端部的支 承，从而对电主轴实现全支承。另外，实施例图l所示电主轴的外壳4上还布置有空气通道13，用于对径向空气轴承供应压縮空气；以及冷却液通道9，用于对电主轴的内装电机定子 进行冷却。内装电机和径向空气轴承集成的结构如图2和图3所示，内装电机定子12、转子7的结 构与同类电主轴内装电机定、转子的结构相同，只是在内装电机定子放置绕组的槽与槽之间 的铁芯上，置有双列绕圆周均布的径向进气孔11和气穴10等，作为径向空气轴承的定子12， 而电机转子7同时为径向空气轴承的转子7。定子12、转子7在实现内装电机驱动电主轴功 能的同时，在定子进气孔13内通以压缩空气，通过气穴IO，就在定子12和转子7之间的空 隙中形成承载气膜，以实现对转轴1的径向支承，因此实现了角接触球轴承5和径向空气轴 承7、 12对电主轴的共同支承。权利要求1、一种角接触球轴承和径向空气轴承共同支承的电主轴，包括转轴(1)、外壳(4)以及内装电机的定子(12)和转子(7)，其特征在于所述转轴(1)的两端部分分别由两对角接触球轴承(5)支承于外壳(4)内；所述内装电机与径向空气轴承集成，而由径向空气轴承支承所述转轴(1)的中间部分。2、 根据权利要求1所述的角接触球轴承和径向空气轴承共同支承的电主轴，其特征在于所述 内装电机和径向空气轴承集成是内装电机的定子(12)同时作为径向空气轴承的定子， 并安装于所述外壳(4)之内，内装电机的转子(7)同时兼作径向空气轴承的转子，固定在转轴(1)之上成为一体，在实现内装电机驱动电主轴功能的同时，实现了对电主轴的径向支承。3、 根据权利要求2所述的角接触球轴承和径向空气轴承共同支承的电主轴，其特征在于所述 内装电机定子(12)，在放置绕组的槽与槽之间的铁芯上，置有双列绕圆周均布的径向进 气孔(11)和气穴(10等，作为径向空气轴承的定子(12);定子(12)、转子(7)在实 现内装电机驱动电主轴功能的同时，在定子进气孔(ll)内通以压縮空气，通过气穴(IO)， 就在定子(12)和转子(7)之间的空隙中形成承载气膜，以实现对转轴的径向支承。全文摘要本专利技术公开了一种角接触球轴承和径向空气轴承共同支承的电主轴。它包括转轴、外壳以及内装电机的定子和转子，转轴的两端部分分别由两对角接触球轴承支承于壳体内；内装电机与径向空气轴承集成，而由径向空气轴承支承转轴的中间部分。本专利技术在同样的电主轴尺寸和电机功率下，角接触球轴承和径向空气轴承的共同支承实现对电主轴的全支承，既提高了电主轴的承载能力和刚度，又集成了两种轴承的优点，实现电主轴的高速度和高精度。文档编号H02K7/08GK101521430SQ20091004652公开日2009年9月2日 申请日期2009年2月24日 优先本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种角接触球轴承和径向空气轴承共同支承的电主轴，包括转轴（１）、外壳（４）以及内装电机的定子（１２）和转子（７），其特征在于所述转轴（１）的两端部分分别由两对角接触球轴承（５）支承于外壳（４）内；所述内装电机与径向空气轴承集成，而由径向空气轴承支承所述转轴（１）的中间部分。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡志宏，陈萍，张雯，吴路新，李松生，郭兰满，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]